在惯性约束聚变(ICF)终端光学组件(FOA)的精密装校过程中，超大超薄KDP晶体面形在重力作用下会发生畸变，从而导致晶体内部晶轴发生改变，进而由于波前相位失配而极大地降低高功率激光的频率转换效率。针对大口径薄型Ⅰ/Ⅱ类KDP晶体在非垂直放置状态下出现的附加面形问题，利用有限元分析软件，建立了具有不同初始面形的KDP晶体及其“杠杆式”夹持系统的模型，对晶体经夹持系统夹持后的附加面形分布进行了仿真计算，并讨论了支撑条上表面的加工误差类型及大小、晶体初始面形对KDP晶体附加面形的影响。研究结果表明: “杠杆式”夹持系统能有效改善大口径薄型KDP晶体因重力作用而引起的附加面形变化;晶体边缘部分的加工误差对KDP晶体附加面形有较大影响。

在高功率固体激光器的终端光学组件中，为了提升三倍频转换效率，对大口径薄型KDP晶体采取两侧支撑的夹持方法，并利用有限元分析软件建立了夹持系统的仿真模型。在此基础上，计算分析了晶体以不同倾斜角度放置时，支撑条数目和长度等夹持系统结构参数对晶体附加面形、相位匹配角及三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体两侧支撑条总数为4时，大口径薄型KDP晶体附加面形的峰谷值和均方根值、晶轴变化的平均值和三倍频转换效率随支撑条长度的变化不大，且可获得理想的三倍频转换效率。解决了反复调试KDP晶体面形质量的问题而缩短了工程装校时间。

为满足惯性约束聚变(ICF)实验对激光驱动器高效三倍频能力的要求,对离线测量晶体角度相位匹配方案进行了优化。采取的主要优化措施是: 提高晶体准直技术能力; 降低模拟小口径激光输出变化对测量不稳定性的影响。通过理论分析和对实际测量结果的系统分析，得到了晶体离线测量的不确定度: 其中二倍频相位匹配角测量扩展不确定度为15.94 μrad，三倍频相位匹配角测量扩展不确定度为27.8 μrad，达到了较高的晶体离线测量精度要求。

本文提出了一种能较大程度优化大口径晶体面形的夹持方案，同时分析对比了优化方案与常规方案下重力作用对 KDP晶体面形和三倍频转换效率的影响。研究结果表明：优化方案能极大的改善重力对 KDP晶体面形的影响；同时当基频光光强为 5.5 GW/cm2时，优化方案较之三种常规方案的三倍频转换效率分别提高了 6.2%、9.5%和 6.5%。