惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,简称ICF)实验中主激光(1ω,λ=1053nm)与模拟光(3ω,λ=351nm)的同轴偏差是影响物理实验打靶精度的重要因素之一。神光-III原型装置通过预放发射产生三倍频光进行离线逐路标定,该标定方式标定效率低而且标定误差较大。针对这个问题,充分分析国内外大型激光装置所采用的模拟光与主激光进行同轴标定的技术方案,结合神光-III主机装置的实际特点,本文提出一种靶面同轴标定的总体方案。该方案具有精准高效的优点,有效解决了主激光与模拟光的同轴偏差检测和修正问题,对大型激光装置甚多束主激光与模拟光的同轴标定具有重要意义和工程实用价值。本研究课题来源于中国工程物理研究院研究项目“甚多束激光靶面同轴标定传感器研制”,本文对如下内容进行了深入研究:1)在充分分析国内外大型激光装置所采用的模拟光与主激光进行同轴标定的技术路线的基础上,结合神光-III主机装置的实际特点,提出了多路激光靶面同轴标定的总体方案;2)对标定检测原理进行深入研究,设计出甚多束激光靶面同轴标定传感器样机系统;3)对主激光及模拟光的光斑定位和识别进行深入研究,提出了基于灰阶分析的分段非线性质心定位算法,有效解决了定位精度要求高的问题;提出光斑时空编码方法,实现光斑识别问题;4)研制了同轴标定传感器,并进行了现场测试,测试结果表明,本文提出的总体技术路线和关键单元技术、正确有效。