基于超快超强激光的强场太赫兹辐射源通常具有较低的重复频率，此类辐射源的表征和应用对太赫兹时域波形和频谱测量技术提出了新要求。介绍了中国科学院物理研究所光物理重点实验室发展的几种针对太赫兹脉冲时域波形和频谱的单发测量系统，重点讨论了每种方案的设计原理和特点。这些单发探测方案适用于低重复频率的强场太赫兹脉冲源，有助于准确表征太赫兹辐射性质、深入理解太赫兹产生机制、拓展强场太赫兹应用范围。

为了实现对干扰弹能量及特性的非接触式测量，开展了基于红外辐射式干扰弹能量测量装置研究。首先，针对干扰弹的能量和辐射的波段等特点进行了总结和提炼；接着，确定了用红外辐射能量的量级来表征干扰弹的能量及其特性；然后，在以上的理论基础上，对红外辐射的能量测量进行仿真和研制，包括探测器的选取与应用设计，模拟信号处理和数字信号的处理，采用相关测量方法对能量进行检测以及计算。最后，介绍了红外测量装置的具体实现方法以及优势。实验结果表明：红外辐射能量测量装置的响应时间小于2.5 ms；探测灵敏度优于２.５×108 cm?Hz1/2?W-1。基于红外辐射式的能量测量系统成功实现了对1~21 μm的长波红外能量的准确测量，且具有较高的灵敏度和较低的相应时间。

从时域和频域两方面研究了机载立体测绘相机三轴稳定平台中旋转行程较小的滚转轴伺服系统的辨识与设计问题。在时域方面提出了一种基于遗传算法的辨识方法, 讨论了遗传算法的原理与设计; 在频域方面提出了一种根据闭环频率特性测量数据求取系统开环频率特性的方法, 解决了滚转轴伺服系统由于旋转行程狭小而引起的开环频率特性难以直接测量的困难。根据辨识出的传递函数进行校正后, 控制系统满足设计要求。实验结果证明, 与传统方法相比, 本文使用的方法在测量条件较为苛刻, 行程范围较小, 噪声较大时, 辨识结果仍然可以较好地描述系统特性。校正后控制系统的闭环带宽可以达到121 rad/s, 稳定裕度为60°, 满足工程要求。

在超强超短激光脉冲与物质相互作用过程中, 良好的激光脉冲对比度是一个非常重要的参数指标。为了扩大对超短激光脉冲对比度的测量范围, 准确地测量超短激光脉冲的对比度, 利用非线性晶体对激光脉冲强度变化十分敏感的特性, 研究了超短激光脉冲三阶相关信号的产生过程, 并在此基础上, 研制了一台三阶相关仪, 对一台飞秒激光振荡器进行了脉冲对比度的测量研究。测量结果表明, 通过在测量光路中加入聚焦透镜进行聚焦准直, 可以有效提高激光脉冲的倍频效率, 从而大幅提高该三阶相关仪的可测动态范围。该测量系统目前可实现的可测动态范围达到约108。

提出了一种亚像素数字散斑相关测量计算窗口的选择方法.采用模拟散斑图像,利用亚像素数字散斑相关测量中的相关系数插值法、拟合法及梯度算法原理,研究了计算窗口大小对这三种计算方法的测量精度和计算效率的影响,得出了不同亚像素精度要求下,可选择的计算方法及其最佳计算窗口.研究结果表明,测量精度越高,所需的计算窗口越大,选择合适的计算窗口可以提高测量精度和效率.

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。

以工程环境中远距离位移和位移场的光学测量为研究课题,分析了远距离斜光轴成像时,像模糊和成像位置变化对白光数字散斑相关方法产生的影响,给出了这两种影响的误差理论计算公式。提出使用参考测量技术克服斜光轴成像位置变化带来影响,给出一种新的远距离斜光轴高精度测量面内位移的方法,在2～50m处作静载挠度测量,其最大相对误差小于1%,测量精度在实验室环境和工程测量环境中都得到了验证。该方法无需共轴光路的测量环境要求,特别适用于桥梁、高速公路立交桥的静载挠度测量等工程应用。使用高速图像采集卡,该方法可应用于斜光轴动态位移测量,拓展了数字散斑相关方法的应用范围。

阐述了利用双光子吸收原理和基于半导体(CaAsP)光二极管的自相关测量方法.与传统的使用非线性晶体和光电倍增管的二次谐波测量方法相比,测量方法更加简单、实用、可靠.在实验中得到了较好的8:1相关曲线.

提出了一种激光测速的新方法——半极性相关法,它既具有极性相关法中数字信号便于延迟的优点,又保留了经典相关法中不丢失幅度信息的长处。文中证明了半极性相关法与经典相关法具有相同的最大峰值点,并给出了初步的实验结果。

在未加任何色散补偿的情况下,用相关方法直接测量得到了脉冲宽度为39 fs的单次放大激光脉冲。为实时测量低重复频率的超短强激光脉冲提供了可靠的手段。