目前,反射率高于99.9%的高反光学元件广泛应用于激光陀螺、引力波探测、激光核聚变等激光光学系统,其高反光学元件的反射率直接关系到这些激光光学系统的性能。因此,高反光学元件反射率的准确检测对其产品质量控制和性能提升尤为重要。而光腔衰荡技术是目前唯一能够测量超高反射率的方法,具有不受光源波动影响、测量精度高、绝对测量等优点。而光反馈光腔衰荡技术,其装置更为简单、成本更为低廉、测量精度足够高。因此,本文主要针对光反馈光腔衰荡技术的理论与应用展开研究,主要包括以下几个方面:(1)从多光束干涉理论出发,通过对直腔和折叠腔的透射光强函数进行分析得到其光腔的衰荡输出信号,从稳定性条件、衰荡时间拟合算法、探测系统带宽等方面对高反射率测量仪器进行了优化分析,并分析了测试腔与初始腔腔长不一致和探测系统耦合方式对超高反射率测量的影响。(2)开展了多层介质膜的偏振反射率测量研究,对不同入射偏振方向的腔平均反射率进行了仿真分析和实验测量,并提出了一种无需偏振光学元件同时测量高反光学元件的偏振反射率的测量方法,分别在633nm和1064nm处搭建了两套偏振反射率同时测量装置,与传统测量方法进行对比测量,测量误差仅为ppm量级。在633nm处,搭建了两套分别基于连续光腔衰荡技术(采用HeNe激光光源)和光反馈光腔衰荡技术(采用半导体激光光源)的同时测量偏振反射率的测试装置,并对其进行了实验对比分析。(3)提出了一种利用光腔衰荡技术同时测量透过率高于99.9%的增透光学元件的光学损耗、剩余反射率和透过率的测量方法,理论推导了复合腔对增透光学元件测量的影响,结合分光光度技术将透过率测量的动态范围扩展至0.01%到99.999%以上,搭建了一套综合两种技术的透过率测量装置,对不同透过率光学元件的透过率进行了测量,并与传统商业测量仪器进行了对比。结果表明,对于高于99.99%的透过率,测量不确定度低至1ppm,对于接近0.013%透过率,测量不确定度约为0.003%。该综合方法能够准确测量任意透过率的光学元件,具有结构简单、测量速度快、测量精度高等优点。(4)提出了一种用于同时测量或成像高反光学元件或高透光学元件的反射率、透过率和光学损耗的双通道光腔衰荡技术,搭建了一套测量装置,对其采集次数和扫描步长进行了优化,并使用该测量装置对三块高反光学元件和两块高透光学元件的反射率、透过率、光学损耗进行了一维或二维扫描测量,对光学元件的表面均匀性进行了分析,其测量精度达到亚ppm量级。首次提出了将激光在腔内往返一次的相位延迟的余弦值作为一种客观的调腔评价指标,该值越接近1,说明光腔调节越好。(5)提出了一种既可以用于测量气体的消光系数,又可以测量腔镜的光学损耗的变腔长光腔衰荡技术。搭建了一套635nm变腔长光腔衰荡系统,利用LabVIEW虚拟仪器软件实现腔长调节、数据采集处理的自动化控制,并对不同尘埃粒子浓度下的实验室环境的空气消光系数进行了测量。采用635nm和1064nm两套系统同时测量不同尘埃粒子浓度下的腔损耗,其两个波长处的散射损耗系数之比,与用Mie散射理论分析结果基本一致。