从理论上对光阑扩束均匀光源的传输一定距离后的光场分布进行了分析。数值分析了光阑的通光半径、传输距离、光束半径,对光束均匀性的影响,当光阑的通光半径小于光束半径的1/3时,输出光束的均匀性较好。

建立了矩形阵列高斯光束合成模型，采用数值模拟方法计算了光束间距、单元光束特性以及阵列结构等参数对非相干合成和同相位相干合成的远场峰值强度及光束质量的影响，描述了非同相位相干合成可能产生的结果，讨论了同轴与非同轴合成，相干与非相干合成的特点。结果表明：非相干和同相位相干合成时的光束质量随着单元光束的增多而变差，并且随着光束间距与单元光束束腰之比的增大而下降；而非同相位相干合成的结果较为复杂，可能产生完全相消干涉，合成光束“重心”离轴及束腰位置偏移等现象。分析认为：同轴合成可以获得最佳的光束质量，是值得采用的合成方式。此外，同轴相干合成优于非相干合成的充分条件是将单元光束之间的相位差控制在（-π／4，π／4）以内。

水下远距离激光主动成像系统对扩束发射光学系统的扩束能力及其对距离的适应性提出了较高的要求。为了在不同的成像距离处都获得适当大小的光斑，论文对激光水下成像发射光学系统进行了研究，设计了一种变倍的发射光学系统，研究了激光光束通过该发射光学系统的变换规律，推导了目标距离与变倍光学系统动镜组的位置调整量的数学关系，提出了激光水下成像变倍发射光学系统的控制方案。

在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上,采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场.通过数值分析得出了在激光辐照时,InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系,并计算出相应的损伤阈值.研究表明:在强激光连续辐照下,半导体材料InSb会发生熔融损伤,且最早发生于迎光面的光斑中心,激光的功率密度越高,造成破坏所需要的时间越短;对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器,只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤,越薄的胶层对应的损伤阈值越大.为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力,应该减小胶层厚度.采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s,与实验得到的2 s和 4～5 s基本吻合.

研究了激光高斯光束对大角度干涉测量的影响，从高斯光束的干涉公式可以看出，其合振动光强的位相除与光程差有关外，还增加了一个附加的位相，在大角度干涉测量时，这一附加位相对结果的影响不能忽视。分析发现这一影响与干涉仪的布局和光学系统的参数有关。从而找出了减少这一影响的方法，为大角度精密干涉测量提供修正依据。

针对NINT3000质谱计的结构特点,利用高斯光学理论,推导出双透镜系统光学参数传递方程,并以此为依据设计出一套光学系统和光路调整装置,实现了激光束在离子源腔内的精确定位和聚集,焦斑半径为160 μm,调节精度为10 μm.目前,该系统已经安装在激光共振电离质谱计上,并实现了镥的单色双光子共振电离.

与快速成形技术有关的自由曲面快速反求工程中，测绘曲面所用的被称为光刀或片光的细长光条的质量是至关重要的。介绍一种应用柱面反射镜单向扩展光束形成激光片光的方法，并根据常用Ｈｅ－Ｎｅ激光为高斯光束的特性，应用长焦距透镜压缩其发散角，使激光片光具有很大焦深。激光光强的高斯分布使光刀宽度的中心具有极大值，使得片光的质量具有优良的特性，非常容易实现，并有利于摄像机采集。介绍了这种片光源的工作原理、片光的性能

基于多光束干涉原理，推导出了高斯光束经过两腔镜不严格平行的F-P干涉仪后透射光强度的表达式。在此基础上，数值研究了F-P干涉仪腔镜的不平行度对高斯光束透射特性的影响。结果表明：随着F-P两腔镜不平行度的增大，透射光的峰值强度总体呈现下降的趋势，且在下降的过程中会出现波动；峰值强度位置将发生移动；光斑的均方根宽度将发生变化。

建立了光束质量控制的数学模型，提出了一种可定量评价光束质量的参数优化选择方法。针对激光测头进行了两片式光束质量控制光学系统的优化设计，并与光束聚焦控制、准直控制方法进行对比实验。激光结果证明：该优化光束控制系统在测量范围内既保持了光束的均匀性，光斑尺寸较小（光腰尺寸为34um），又保证了光束的精细度，有效地抑制了光束质量引入的测量误差，在±5mm测量范围内，其均方根误差仅为6．3um，测量精度明显优于聚焦控制和准直控制系统。

利用90／10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸，克服了传统方法过程繁杂的缺点，精度高、效率高，操作简单。