晶体拼接技术能够解决光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)过程中非线性晶体口径受限问题，从而有效地提高放大器的输出能力。晶体加工误差补偿是晶体拼接要解决的核心问题之一。对拼接晶体加工误差对光束质量的影响进行了分析，设计了拼接晶体加工误差补偿方案，设计并加工完成拼接晶体加工误差补偿能动反射镜。通过实验验证了拼接晶体加工误差补偿方案的可行性和稳定性，同时证明了该系统满足晶体拼接要求。

在对再生放大系统进行改进的基础上提出类再生放大技术，应用大口径放大器，在腔内增加完全成像系统，对注入整形光束进行任意多次的保形放大。可行性验证实验基于两个低增益、大口径放大器，已达到大于104的系统增益；在注入能量仅为43 μJ能量条件下，实现了大于600 mJ的系统输出能量。验证实验结果表明基于较低增益放大器单元的类再生放大系统，既能实现高增益又能实现大能量输出。

为降低惯性约束聚变装置中大口径反射镜在重力作用下附加面型对光束质量的影响，对大口径反射镜镜背支撑技术进行了研究。经支撑结构优化，大口径反射镜由重力导致的附加面型从0.5 μm降为0.26 μm。对大口径反射镜镜体的打孔工艺、镜体与支撑架联接工艺及镜架结构进行了研究，并加工了样机进行验证，从实际测试结果来看，采用的反射镜打孔及粘结工艺对反射镜面型的影响可以忽略，反射镜镜架结构可以满足反射镜支撑要求，反射镜采用背支撑技术可以有效降低重力带来的附加波前。

兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段，光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置(NIF)和法国兆焦耳激光装置(LMJ)的总体结构进行了概述和分析，对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍，并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析，对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。

为获得米量级以上的大口径光栅，光栅拼接技术已被公认为是一种经济可行的方法。而在光栅拼接中，光栅拼接稳定性的控制是核心问题之一，因此，在较高拼接精度的要求条件下(错位误差在纳米量级，角度误差在亚微弧度量级)，寻求有效合理的比例积分微分(PID)闭环控制算法显得异常重要。将基于BP神经网络的整定方法应用到PID控制中，将传统的用零初态时过程加入单位阶跃输出的第一个值用计算符号函数值来代替，实现了单神经元自适应PID控制；在此基础上，为了改善系统响应初期的上升时间，采用变化神经元比例系数的值来代替常量K值的学习算法。通过仿真分析表明，提出的控制算法使系统响应具有好的快速性的同时又不会产生大的超调量；实验结果也表明改进的控制算法能保证其光栅拼接误差控制精度。

通过采用分步傅里叶变换方法求解非共轴相关耦合波方程，分析了单发次自相关方法测试脉冲宽度时光束空间和频率调制对自相关信号的影响。分别讨论了两束基频光都存在空间调制和一束基频光在传输光路中强度分布受到调制等情况下的谐波信号变化。模拟结果表明谐波信号的调制随入射基频光调制度增大而增加，随基频光强调制频率增大而减少。相关信号外包络线与光束未调制情况下得到的结果一致，脉冲啁啾只是导致自相关信号效率降低。提出了基于自相关函数外包络线求解被测试信号脉冲宽度的方法，为正确测试脉冲宽度提供了理论依据。

就高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器提出一种新的耦合方式: 激光二极管阵列拟柱面排布, 即所有激光二极管面阵成1维圆弧型排列, 圆弧的圆心在增益介质的几何中心, 其后紧接一个空心导管进行耦合传输。建立了3维光线追迹程序对这种新耦合方式的特性进行模拟。模拟计算结果表明: 这种耦合方式中二极管阵列排布方式灵活, 当二极管阵列面阵单元以1×12(圆弧方向)、2×6(圆弧方向)、3×4(圆弧方向)这3种排布方式排布时, 在较大的圆半径变化范围内均能实现高的输出耦合效率和高的能量沉积效率; 当增益介质紧贴导管输出放置时, 3种方式排列均能在增益介质中实现均匀平顶分布; 当快轴方向所排阵列个数与慢轴方向所排阵列个数之比接近慢轴发散角与快轴发散角之比时, 能获得更好的耦合效果。

为了测试单发次皮秒脉冲对比度, 设计并研制了非共轴三阶自相关仪。三阶自相关仪参数优化设计中, 在确保获得正确的相关耦合信号的前提下, 充分利用KDP晶体的极化张量, 寻找有效非线性系数相对较高的相位匹配点, 在满足非共线相位匹配条件的同时兼顾群速匹配, 为增大时间测试范围,选取较大的入射光夹角。采用分区测试和图形重构技术, 增大对比度测试的动态范围, 结果显示采用两个科学级CCD测试的脉冲对比度在105左右。