在激光冲击强化（LSP）技术中，作为冲击载荷的驱动源头和能量来源，激光脉冲参数的不同选取决定着激光吸收机制取向、能量沉积程度乃至等离子爆炸行为规律的差异，进而对冲击载荷形态特征和材料表面强化效果产生重要的决定作用。本文对目前LSP技术中涉及的各类激光参数在激光驱动冲击效应中的作用机理、影响规律，以及在工艺配给上的研究和认知现状进行了综述。针对激光时域结构在决定等离子体膨爆行为和冲击载荷特征中的重要性，以及目前LSP普遍采用调Q激光器高斯时间波形的技术现状展开评述，并指出通过优化激光脉冲时域结构来提升光能向机械能的转换效率，或通过调节激光时域参数来实现精准操控冲击载荷特征具有可能性。

针对受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩系统中经常出现的波形调制现象,提出一种抑制调制、改善窄脉冲波形质量的新方法--双级SBS脉冲压缩结构。此方法以“两次压缩,子峰能量主峰提取”为控制手段,能够解决输出脉冲的多峰调制问题,有望成为获得高压缩比、高质量窄脉冲的一种新途径。提出并建立双级SBS脉冲压缩系统物理模型和数值计算模型,并利用典型SBS介质CCl4和FC-72开展了实验研究,获得无调制单峰结构的压缩脉冲,并与理论模拟结果符合较好。

对大信号偏振去耦布里渊增强四波混频(BEFWM)相位共轭光的输出特性(波形、束散角、能量转换效率等)进行了系统的研究。结果表明,使布里渊增强四波混频工作在大信号强相互作用状态下,可以很好地克服同等抽运及结构条件下小信号布里渊增强四波混频中经常出现的波形调制现象,具有良好的波形稳定性以及输入输出脉冲的波形相关性; 输出光相位共轭保真度接近100%,且在不同注入信号强度下几乎保持恒定; 大信号布里渊增强四波混频能量转换效率相对小信号情况也有很大的提高。

结合静态流体力学理论、弦振动理论及瞬态受激布里渊散射(SBS)理论,建立了描述介质纵向振动所产生的附加密度变化的受激布里渊散射耦合模型。以四氯化碳为介质,研究了不同强度的基频及倍频振动对受激布里渊散射反射率以及波形失真度的影响特征。结果表明,振动对于受激布里渊散射的影响具有一定的阈值性。在低于某一阈值情况下,受激布里渊散射稳定性不受其影响,且受激布里渊散射的振动稳定性在很大程度上受控于受激布里渊散射装置的结构参数。在介质振动强度恒定的情况下,选取短焦透镜及短池长的装置结构更有利于受激布里渊散射相位共轭镜稳定性的提高。

在保持间接驱动光束排布结构及束数不变的条件下,通过对各路入射光横截面强度分布进行调整,消除多光束叠加后球靶表面光强大尺度的不均匀性。建立了描述球靶表面多光束叠加分布的计算机模拟平台。根据光束入射条件,计算出多束光在靶面叠加后的光强分布及其不均匀度。利用加权平均的思想,得出实现均匀强度叠加所需要的各入射光焦面强度分布状态。根据激光传输理论,计算出可实现球靶均匀辐照的进入靶室聚焦透镜之前的光电场分布。

针对高功率激光相位共轭装置的应用需求,阐述了布里渊增强四波混频(BEFWM)在这一领域的应用潜力,并就该大信号强相互作用条件下BEFWM的作用机理及输出特征进行了系统的理论研究,揭示了BEFWM瞬态响应速度、共轭光波形保真度及稳定性、能量转换效率均随注入信号光的增强而提高的作用特点,为该技术在中高强度激光相位共轭系统中的实际应用提供了理论依据.

针对传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时会有边缘效应产生的问题,提出了一种以傅里叶位移定理为依据的外推延拓方法,数值仿真的结果表明这一方法可以很好地抑制边缘效应所造成的较大误差,使相位的计算精度达到3.3 mrad。为了检验这一方法的正确性,设计了环路径向剪切干涉系统,测量了透过平凸透镜的激光波面,并与传统的离散傅里叶变换的方法进行了比较。结果表明使用这一方法可以使测量精度提高一个数量级。

介绍了固体受激布里渊散射(SBS)介质的普遍特性及最新研究进展,对SBS相位共轭镜全固化中存在的主要问题进行了探讨。指出在适当的抽运条件下,固体介质的SBS负载能力可以高于材料自身固有的光学损伤阈值,并具备实现高相位共轭保真度的潜力。