对一种车用恒流/恒压模式的四开关Buck-Boost变换器的控制策略进行了研究。在输入输出电压接近时引入Buck-Boost模式,从而在不同输入输出电压大小关系下,通过检测功率管占空比大小,实现Buck模式、Boost模式和Buck-Boost模式之间的平滑切换,提高了系统的稳定性。通过设计最大值选择电路,使变换器在充电应用中自动从恒流模式切换到恒压模式,模式切换平滑稳定。仿真结果表明,在24 V输出电压下,变换器从Buck模式切换到Buck-Boost模式时,输出电压下冲为9.2 mV,变换器从Boost模式切换到Buck-Boost模式时,输出电压下冲为92 mV。变换器在Buck模式与Boost模式下均能实现恒流/恒压模式的自动平滑切换。

当激光束经过透明散射介质时,通常会产生散斑光场。利用反馈波前调控技术对入射光束的相位进行主动调控,可将散斑整形成聚焦光斑。当存在强噪声干扰时,已有的反馈控制算法大多存在调控效果不理想的问题,故提出一种适用于强噪声环境的基于基因梯度粒子群算法的反馈波前调控方法。该方法不过分依赖以往的优化信息,而是结合梯度快速搜索和基因交叉突变功能来实现噪声环境下对激光束的调控。通过与传统算法进行比较,分析基因梯度粒子群的初始参数(调整因子、变异率和交叉率等)和搜索能力对调控效果的影响。结果表明,在明亮室内的强背景杂散光噪声下,基因梯度粒子群算法能在较少的迭代次数下实现更好的聚焦效果。

针对惯性约束聚激光装置终端光学系统中使用的大口径超薄晶体的面形畸变，探索了一种低应力新型夹持方法——四周回形全紧固夹持法。从谐波转换模型和晶体准直两方面进行了分析，表明晶体面形畸变将降低三倍频效率和导致准直光斑弥散，并提出了晶体面形总畸变小于5 μm和晶体装夹畸变小于加工畸变的两项控制目标。再根据力学模型，设计了四周回形全紧固夹持法的精密装配结构，并对该结构进行了精密加工控制和有限元分析，以及实验验证。验证结果表明，利用低应力新型夹持方法，晶体装配后的总面形畸变小于5 μm，说明该方法能够满足晶体的面形畸变控制目标。

为实现高功率激光装置长程传输光路中反射镜法线指向的精密准直，分析了反射镜法线指向安装误差来源。针对高功率激光装置结构和安装特点，选取了预准直、模块姿态离线复制和柔性对接相结合的精密准直方案。对离线准直测量精度和复位精度进行了验证，实验数据证实了方案的可行性。该技术在神光-Ⅲ主机装置光传输系统安装调试中取得了良好的效果。

约束方式和晶体温度是影响磷酸二氢钾(KDP)晶体性能的两个主要因素。晶体在约束条件下，温度的变化使晶体产生热应力和热形变，破坏晶体原有的相位匹配条件，从而致使谐波转换效率降低。为了获得约束条件下温度与晶体匹配角的关系，建立了约束条件下晶体匹配角热敏感性的分析方法。利用有限元分析法，计算约束条件下温度变化产生的热应力和热形变分布；将热光效应、弹光效应以及热形变引入到匹配角的计算之中，获得匹配角的变化规律。以神光Ⅲ原型装置采用的晶体约束方式对该方法进行了验证。结果表明，该方法计算得到的神光Ⅲ原型装置晶体在约束条件下三倍频效率与温度的关系符合效率变化的实际规律。

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器(1053 nm,1 kJ,1 ns)驱动固体靶材产生X射线,然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术,成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下,Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力,为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。

对于实际的大口径高功率激光器而言，I/II类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律，以便于指导实际情况的晶体调试，研究了各种非理想条件下，比如1 ns高斯脉冲，不同波面半径和晶体损耗对三倍频谐波转换的影响。研究结果表明：高斯形脉冲的三倍频外效率绝对值比平顶脉冲降低了10%；为了追求最高三倍频外效率，由于受1 ns高斯脉冲和三倍频晶体损耗的影响，二倍频晶体的最佳内失谐角是160 μrad而非220 μrad，二倍频内部效率最佳平均值并非为67%，而是在60%~63%左右为最佳，并且晶体损耗越高，二倍频内部效率的最佳平均值越低；功率密度越高，波面半径和发散角对谐波转换的影响越大。

在无啁啾激光脉冲的非线性压缩过程中，基于级联倍频机制，对影响脉冲压缩的敏感因素——晶体位相失配量进行了理论分析和实验验证。当入射基频激光（即1ω光，波长为800 nm，脉宽为278 fs）进入I类二倍频β-BaB2O4(BBO)晶体后，随着晶体位相失配量的增加，基频光的输出脉宽先降后升，这种趋势可总结为“U”字形非线性变化；当位相失配量为40 mm-1时，脉宽缩至最小，此时脉宽压缩比最大。

探索了此领域的一种新型技术路线级联倍频压缩，重点分析了级联倍频压缩的物理思想与过程，在再次压缩技术条件的基础上，利用I类二倍频BBO晶体，对波长为800 nm的无啁啾基频光进行了原理验证实验，实现了2~3倍的压缩比，从而证明此技术的可行性，此为下一步的详细研究奠定了基础。

由压电驱动器驱动的快速反射镜(FSM)广泛应用于各种精密稳定跟踪系统，FSM的控制精度决定了系统的跟踪精度。但压电驱动器具有严重的迟滞非线性干扰，针对这一缺点，应用自适应径向基RBF神经网络对迟滞干扰进行非线性逼近，并在此基础上结合滑模控制和反演法，设计了自适应反演滑模(ABSM)控制器。仿真实验表明，相对于滑模控制器，ABSM控制器的最大跟踪误差和均方根误差为分别降低了5726%和52.53%，提高了FSM的控制精度。