在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中，光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明，通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs²，三阶色散高达5782 fs³，在未补偿光参量相位的情况下，压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距，补偿了光参量相位的群延迟色散，将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导，同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。

为了研究波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响, 基于瑞利-索末菲标量衍射理论, 对比研究了在散焦、像散、慧差、三叶形像差以及球差等各类波前像差下, 均匀强度分布和高斯强度分布的超短飞秒激光脉冲的聚焦特性。结果表明, 波前像差对均匀强度分布的飞秒脉冲在焦平面处的光强分布具有明显的不利影响, 从而降低飞秒脉冲的聚焦峰值功率, 而对高斯强度分布的飞秒脉冲影响相对较小, 即在高斯强度分布下, 在焦平面处仍然有可能获得较好的、近衍射极限的聚焦光斑; 在非焦平面处, 即使初始脉冲具有高斯强度分布, 非焦平面处的光强分布受各类波前像差的影响也较为明显; 对于所研究的30fs（1/e2半宽度）超短脉冲, 波前像差对脉冲持续时间的影响几乎可以忽略。此研究结果对超短飞秒激光束的光束质量评估及聚焦特性分析具有实际的指导意义。

采用超短激光脉冲对一台四通道超高速分幅相机曝光过程进行时间扫描, 测定超高速分幅相机时间响应特性.通过对四个通道的同时测定, 给出最短曝光时间下相机所有通道的时间响应特性曲线.由此曲线得到相机各通道的实际曝光时间、开/关门时间、曝光过程中的响应变化以及四个通道不同的响应特性等诸多信息.通过对相机时间响应特性的测定, 考核相机的实际工作性能与工作状态, 并为实验数据解读提供参考.超短激光脉冲扫描法可以作为高速摄影类设备时间响应特性测定的标准方法.

在啁啾脉冲放大飞秒激光系统中, 为了获得近傅里叶变换极限的超短飞秒脉冲输出, 需要对飞秒脉冲的光谱相位进行测量并消除未被补偿的残留啁啾。而光谱干涉仪因为其线性性、结构简单和灵敏度高等优点在飞秒脉冲光谱相位测量方面具有重要应用。介绍了基于交叉偏振波或自衍射效应的自参考光谱干涉技术, 详细论述了该技术的工作原理。特别地以高斯光谱入射脉冲为例, 对待测脉冲的光谱相位重构进行了详细的数值模拟, 并指出基于交叉偏振波及自衍射效应的自参考光谱干涉技术对线性啁啾的测量范围。最后简单介绍利用光谱干涉仪和声光可编程色散滤波器相结合, 用以消除飞秒激光脉冲中光谱相位残留啁啾的原理, 实验中通过2次反馈迭代就获得了近傅里叶变换极限的飞秒脉冲输出。

在神光Ⅱ升级装置上开展了首轮激光加速质子对间接驱动快点火靶内爆过程的照相实验研究。通过激光与靶参数的优化, 获得了能量高于18 MeV的质子束。通过静态客体的照相, 获得了优于20 μm的高空间分辨网格图像, 为开展时间分辨的啁啾质子照相奠定了基础。开展了质子动态照相实验, 获得了内爆压缩晚期的质子照相图像。实验发现内爆区域质子照相图像存在大量排空现象。内爆压缩区域不足以阻挡如此大范围质子束, 证明了其中存在电磁场使得质子向外排开。动态照相的质子能量较低, 分析是ns激光打靶过程产生的X射线及等离子体对质子加速存在影响。后续实验中需要进一步优化靶的屏蔽设计。

在“星光Ⅲ”实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验, 使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号, 利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布, 通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型, 通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比, 结合标定的灵敏度数据, 获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱, 能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04×108 sr-1。

为了测量超长焦距高功率激光系统的波前畸变，研制并校准了基于空间相位调制的径向剪切干涉仪。仪器采用多波长设计，满足可见光和红外探测的需要。为研制并校准径向干涉仪，同哈特曼夏克(HS)传感器、Zygo干涉仪进行了对比实验。通过实验与理论对比，得到径向剪切干涉仪参数的最佳值。研究了汉宁窗的取值范围和边缘截取值的合理范围，结果表明，校准后的径向剪切干涉仪能够准确测量，仪器的重复性和精度都能满足高精度波前探测要求。