薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出，是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统，连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出，水平方向上的光束质量因子（Mx2）和竖直方向上的光束质量因子（My2）分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术，2 h输出的平均功率稳定性峰谷（PV）值和均方根（RMS）值分别为6.42%和0.56%。在600 μs脉冲泵浦情形下，光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下，获得了53.3 W的高平均功率的激光输出，Mx2和My2分别为1.07和1.06。

在激光惯性约束核聚变(ICF)实验中,为了满足打靶光束动态聚焦的需求,提出了通过时空复合激光预放大系统实现动态聚焦的技术路线。基于菲涅耳衍射传输理论,利用快速傅里叶变换的数值模拟方法,建立了时空复合光束的传输模型,分析了滤波器小孔尺寸、软化因子、消光比以及相位差等多种因素对时空复合光束传输效果的影响,并进行了实验验证。初步实验结果与模拟结果较为吻合,这可有效支撑对时空复合光束各项传输参数的优化,为后续时空复合光束的传输放大提供指导。所提出的技术下一步将用于高功率激光装置预放段的时空复合系统,支持高功率激光装置动态聚焦打靶实验研究。

采用单偏振光纤远程传输待测光, 结合上升沿与顶端波形分离处理的时域恢复算法, 提出一种远程精确测量激光时间功率曲线的方法, 并对高功率激光驱动器前端系统中1 053 nm脉冲光的时间功率曲线进行了远程测量实验.结果表明, 该方法有效避免了幅频调制对激光脉冲时间功率曲线测量的影响, 获得了高保真的远程传输时间波形, 引入的误差在每1 ns范围内小于0.8%, 可用于高功率激光系统的时间功率曲线远程集中测量.

理论分析了基于边缘加热条件下气冷钕玻璃放大器的热致波前畸变, 模拟计算了不同加热温度下钕玻璃片的温度分布和热波前畸变分布, 并进行了实验验证。结果表明, 数值模拟与实验结果能较好地吻合, 在产热率为0.6 W/cm3时, 钕玻璃片产生的热波前畸变随着边缘温度的增加而减小, 而当边缘温度达到90 ℃时, 热波前畸变开始出现反转, 随温度增加而增加。合理设计边缘加热结构和优化加热温度, 能有效抑制气冷钕玻璃放大器的热波前畸变。

Thermal effect is still the most serious problem: it restricts the high power and high beam quality of solid laser to be further enhanced. The efficient thermal management is an important approach to suppress the thermal effect. In this paper, the thermal effect in a gas-cooled laser diode pumped multislab Nd:glass amplifier operating at a repetition rate is investigated in detail both theoretically and experimentally. The three-dimensional distributions of temperature, stress, strain, and birefringence are calculated by a finite element analysis. Based on these data, the thermally induced wavefront distortions and depolarization losses are determined with considering six slabs and one laser head. It is revealed that the theoretical data are in good agreement with the experimental results: the total wavefront distortion is 6.77λ and a depolarization loss of more than 90% accumulates over six slabs when the heat deposition is 0.7 W/cm3.

A new laser amplifier structure based on Ndglass regenerative amplifier and off-axis four-pass amplifier is designed for high power laser facilities. The parasitic oscillation and pencil beam of the four pass amplifier are studied and a method is introduced to suppress them. By injecting a 1053 nm single longitudinal mode laser pulse with pulse duration of 3 ns and pulse energy of 1 nJ, a 10.3 J amplified pulse with a 2% shot-to-shot energy stability is obtained. The total gain of the amplifier system is over 1010. The output laser beam is a flat top profile with a 71% near field fill factor and modulation of 1.4 and 91% pulse energy can be focused into 2 times of diffraction limits. The experimental results and output performance of the amplifier system fully meet the requirements of the pre-amplifier of high power laser facilities, which shows that multi-pass amplifier can be used in high power laser facilities.

提出了一种新型的高功率激光装置的预放系统结构，采用钕玻璃再生放大结合离轴四程放大的技术途径，研究了四程放大中寄生振荡和笔形光束的产生机理和抑制措施。通过注入脉宽为3 ns，单脉冲能量小于1 nJ的1053 nm单纵模种子激光，可以获得10.3 J的近衍射极限输出，总增益大于1010，能量稳定性为2%，输出激光为近平顶分布，近场填充因子为71%，近场调制度约为1.4，91%的焦斑能量能聚焦于2倍衍射极限内。实验结果和输出性能完全满足激光装置预放系统的性能要求，验证了多程放大技术在高功率激光装置预放系统中应用的可行性。

研究了在不同温度下单模光纤受激布里渊散射的阈值和频移，从受激布里渊散射的基本原理出发，分析和讨论了温度对受激布里渊散射阈值和频移特性的影响.设计并搭建了实验系统，测量了不同温度下2 km单模光纤受激布里渊散射的光谱和阈值，实验表明，随着温度的升高，布里渊频移逐渐增大，在一定温度范围内，布里渊频移与温度呈线性关系。低温对斯托克斯光有抑制作用，温度越低受激布里渊散射阈值越高。

提出了一种提高纳秒光脉冲单次测量动态范围的方法，其中光纤脉冲复制环用来产生时域上幅度呈指数递减的脉冲复制串，有效环增益为0.955。经软件补偿脉冲复制串使其具有相同的幅度，然后累加平均前18个脉冲，能够将注入的单发纳秒光脉冲动态范围提高2.74倍，这样就可以实现利用光电探测管和示波器对1001高对比度的惯性约束核聚变(ICF)脉冲测量。

通过对Yb:YAG晶体荧光谱线的分析，讨论了其低温条件下的增益特性。利用激光二极管作为抽运源，采用背向端面抽运方式，使用掺杂原子数分数为8%的片状Yb:YAG晶体，搭建了一台低温条件下工作的再生放大器。通过小能量信号光注入，在-90 ℃的低温下，可以得到重复频率10 Hz，脉宽10 ns，能量10.3 mJ的激光脉冲输出，放大倍数达107倍。