本发明提出了一种高功率毫米波输出窗测试及老炼装置，包括高功率毫米波源、吸收负载、反射光栅、介质窗片以及反射镜M1与反射镜M2，本发明利用金属反射光栅对以准高斯模式传播的高功率电磁波进行分束，提取一部分波束形成行波谐振环，通过调整行波谐振环使之工作于谐振状态，从而推算介质窗片的介电常数，同时利用行波谐振环的增益效果，实现在比微波源更高的等效功率条件下对介质窗片进行筛选和老炼。可直接在高功率条件下对实际使用的介质窗片或介电窗组件进行参数测量，测量结果更符合实际情况；能够实现合格窗片的筛选，剔除存在缺陷且无法改良的窗片；能够在比微波源输出功率更高的等效功率条件下对窗片进行老炼，提升窗片的功率容量。