激光驱动ICF装置的甚多束激光在打靶过程中需要高精度定位于靶面, 这就要求可以改变光束着靶点位置的光学元件满足定位误差指标要求。首先介绍光束定位误差分解方法, 在光束对准过程中和打靶前, 在多源激励作用下能改变光束着靶点位置的光学元件需要评估其支撑系统的稳定性设计, 发展了光学元件稳定性指标分解方法用于其支撑系统的稳定性评估。从基频、环境随机振动、模态阻尼的角度讨论了支撑系统振动稳定性设计思路。光学元件的通用支撑系统采用大而重的钢筋混凝土和钢结构的混合结构, 钢筋混凝土保证光学元件稳定性的同时, 钢结构提供结构设计的灵活性。采用有限元技术分析光学元件在宽频环境随机振动作用下的响应, 评估支撑系统的振动稳定性设计。描述了神光III宽频环境随机振动和光束定位误差的测量, 测量结果表明神光III支撑系统满足设计要求, 该技术能应用于激光驱动ICF装置支撑系统的设计。

在大型固体激光器结构稳定性设计中，数值模拟结果是结构稳定性设计的主要依据，故数值模拟的可信度至关重要。为了评估装置稳定性计算结果的可信度，基于现代模型验证与确认技术中关于不确定性源的量化及传播分析方法、模型形式误差与预测推断的叠加方法研究，对靶球结构的最大位移响应进行了预测推断。稳定性分析中为了快速进行不确定性参数的传播和灵敏度分析，使用二次响应面模型作为代理模型，灵敏度分析结果表明模态阻尼比对靶球结构的稳定性影响更大。对关心量的稳定性预测结果表明，靶球结构最大位移响应的上界与稳定性设计指标相比，安全裕度仍大于7，说明主机装置的稳定性设计具有足够的可信度。

针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题, 对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路, 设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构, 并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪, 设计修配调整垫等, 解决了现场精密加工问题, 实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明, 48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 μm。建成后, 靶室中心高度偏差为±0.12 mm, 水平偏差达到±0.18 mm, 各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。

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。

为探讨土-结构相互作用(SSI)对惯性约束聚变(ICF)装置在地脉动作用下响应的影响，建立了某ICF装置刚性地基和柔性地基两种有限元模型。通过设置人工虚拟边界的弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应，并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数，来模拟岩土特性参数的不确定性。两个模型地脉动随机响应结果的对比分析，揭示了柔性地基条件下SSI效应及岩土地基参数不确定性对装置的影响。研究表明，考虑岩性地基的柔性时，ICF装置主要部位的位移响应和转角响应分别放大了1.24和1.49倍。

在大型固体激光器结构稳定性设计中, 使用等概率分配方法的分配值作为光学元件稳定性设计指标常常会增加结构设计的难度, 造成结构建造的巨大浪费。为此, 提出了基于结构有限元分析的稳定性指标重分配方法, 即将同一光路中光学元件振动响应引起靶点光束的定位误差作为各自的权重系数, 采用线性加权和法对稳定性指标进行重新分配。稳定性指标重分配后, 所得到的同一光路中各光学元件的安全系数相等。利用此方法对某大型固体激光装置主机装置靶区一条光路中光学元件的稳定性指标进行了重分配, 得到每条光路上光学元件稳定性的安全系数均为1.229, 满足结构稳定性设计要求。

通过分析光学元件的动力学响应,计算靶场每条光路的结构漂移误差,进行了靶场结构总体稳定性评估。神光主机装置单光路靶场结构漂移误差计算结果表明:其靶场结构设计满足稳定性要求,该方法可以应用在ICF装置靶场结构总体稳定性设计中,但所得的漂移误差的裕度应大于一个给定的合理值。

针对惯性约束聚变(ICF)装置中使用数量较多的大口径反射镜组件结构,在满足物理功能要求的前提下,根据其稳定性及定位、安装、调整和变形等要求,运用运动学原理及模块化设计思想,设计了一个典型的反射镜组件结构,并对组件结构进行了力学分析及实验.计算和实验结果表明,该组件满足稳定性要求,其定位和重复定位精度＜10 μrad,安装调整方便可靠,满足设计要求.