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皮秒激光终端测量是高功率激光装置的重要组成部分，它用来实现相关激光参数的获取与分析，并同时为物理实验提供可靠、有效的实验数据，如能量、脉宽、远场、信噪比等。由于皮秒激光终端测量系统光路复杂，元件庞杂，测量系统的仪器设备，如新型的信噪比测量仪，对系统的近、远场稳定性要求较高。为了保证装置的正常运行，皮秒激光终端测量系统对光束的近场和远场的准直精度有着较高的要求。 本文基于皮秒激光终端测量系统，专注于反馈控制、图像处理与测量分析等关键准直技术的研究和发展。主要实现了皮秒激光终端测量系统在光路、算法、软硬件方面的优化。通过设计新型的准直光路和优化算法，提升了皮秒激光终端测量系统的集成化、智能化，并实现了快速、高效的准直控制。 本论文的主要研究内容如下所述: 1.基于皮秒测量平台的立体光路，设计出立体光路快速准直方案。在高功率激光参数中，获取单脉冲信噪比参数是一项重要任务。而单脉冲信噪比测量仪在使用过程中对输入光束的偏振状态有具体要求。为了满足单脉冲测量仪对输入的要求，设计了立体空间激光光路实现偏振态的偏转。然而立体空间光路会导致电机驱动反射镜时，光斑移动方向与轴向方向不同，导致传统的多次迭代逼近算法无法实现准直要求。为了解决立体空间光路准直方法的空缺，设计了一种基于线性矩阵理论的快速准直方法。该方法仅要求系统为线性系统，对电机驱动反射镜时光斑移动的方向不敏感。通过在线联机实验证明，该准直方法在φ40mm大小光斑图像下可实现激光近场对准精度小于0.3mm，远场对准精度小于0.16mrad。 2.利用准直远场探测包和光栅元件的双向衍射，实现了空间滤波器的小孔准直，特别是对同一段光路中的两个空间滤波器的小孔对准。该方案克服了传统滤波器小孔对准方法中的不足:准直过程中滤波器小孔硬件本身存在约束。在实现光路远场准直的同时，实现了小孔中心位置的准直调整与监测。实验结果表明，小孔准直精度小于小孔直径3％，满足了高功率激光装置滤波器小孔的总体准直要求（小于小孔直径的4％）。 3.基于LabVIEW的测量准直控制软件的研发。通过对LabVIEW平台的介绍，提出一种基于LabVIEW平台应用于皮秒激光装置测量和准直控制的集成软件。通过LabVIEW开发平台实现近、远场图像采集，马达控制和快速自动准直等功能，并针对测量近、远场的图像进行伪彩色显示、三维显示与环围能量能等参数计算分析。该集成软件初步实现了终端测量与准直控制的部分功能，增加了系统集成度与智能度。 4.设计了满足高功率激光多状态输出的通道切换准直单元。由于神光Ⅱ高功率激光装置有大、小能量两种主要的输出状态，对测量系统提出了两种测量需求。通过通道切换准直单元实现了大能量输出状态和小能量输出状态的自动切换，提供了实时的近、远场监测，保证了双通道切换的准确性和高效性，完成不同状态的测量需求，满足了皮秒参数测量平台对切换精度的要求。