针对大型激光装置中广空间分布的甚多路高精度（一是长时间时间抖动小于5 ps，二是时间延迟微步进分辨率小于15 ps）同步触发信号的需求，设计了一种“数据流编解码光传输+高速串行收发器粗延时+宽带微带线微步进延时”的同步时序产生方案。通过数据流编解码光传输架构实现了广空间范围内时序的对齐；高速串行收发器粗延时和微带线微步进延时技术解决了同步触发信号低时间抖动和高延迟分辨的问题。通过对系统的时序逻辑和电路板的关键线路进行仿真，完成了整个系统的设计与研制，并开展了实验测试。测试结果表明：该系统可以实现广空间范围内的同步时序信号产生，同步触发信号的时间抖动精度优于3.76 ps（均方根值，8 h），39.6 ps（峰峰值，8 h），时间延迟分辨率优于15 ps；若应用于小空间范围，同步触发信号的时间精度可优于1.27 ps（均方根值，8 h），12.4 ps（峰峰值，8 h）。

研制了一种具有同步时序闭环监控的精密同步机，该同步机输出光同步信号，采用单光纤反馈光模块传输同步信号、基于内插法的时间间隔测量方法，能高精度测量反馈的光同步信号与基准信号的时间差，实现了光同步信号的时序闭环监控，达到的技术指标为同步时序闭环监控误差小于等于250 ps。采用本精密时序闭环监控同步技术一方面可以保证同步信号可靠的送达触发对象，另一方面根据测得的时间差值与设定的时序延时值进行比较，可以获得同步信号经过光传输的固有延时量，从而可以实现精密时序的精确配置要求。

为了控制重频放大器的热致波前畸变，设计并加工了均匀冷却的背面水冷激活镜激光放大器，对放大器的热畸变特性开展了实验研究，实验发现在泵浦功率密度较高即重复频率达到10 Hz，平均功率密度达到200 W/cm²时，放大器的热畸变既影响远场分布又对近场产生显著的调制。近场的调制会给放大器带来较大的损伤风险。为了消除热畸变对近场的调制，首先对泵浦强度分布进行了匀化，然后对介质进行了边缘热平衡控制，消除了热畸变引起的近场调制。通过对上述因素的控制，采用水冷激活镜构型的四程放大器实现了在10 Hz频率下良好运行。在没有进行主动补偿的情况下，实现了远场焦斑优于5倍衍射极限的输出。