为避免啁啾脉冲堆积宽带激光的空间调制对光学元件的损坏, 数值研究了其非线性传输过程中时域调制对光束空间调制产生与增长的影响。结果表明：光束未叠加空间调制时, 若B积分在实际工作范围内, 堆积子脉冲间干涉引入时间调制外, 叠加与未叠加时间调制, 正反常色散情况下光束空间上均不会产生调制, 因而也没有调制增长, 然而, 当B积分进一步增加时, 光束空间将产生调制, 并能快速增长；当光束引入空间调制后, 在反常色散情况下, 与时间未额外叠加调制相比, 时间额外叠加调制时空间调制增长速度明显加快, 而在正常色散时, 额外添加时间调制与不添加调制, 空间调制增长的差别很小。

实验研究了飞秒激光干涉条纹在CS2介质中传输的增长率与条纹间隔以及增长率与中心峰值强度的关系。结果发现, 在非线性介质中传输的1维干涉调制特别是当其调制频率位于中心光强对应的最快增长频率附近时, 随着传输距离的增加调制场迅速获得增长, 将高斯光束分裂成多根峰值强度很高的带状细丝。相应的数值模拟与实验结果具有较好的一致性。

为避免时域调制增长形成的高强度时间尖峰对光学元件的损坏,数值研究了啁啾堆积脉冲宽带激光非线性传输的时域调制增长规律。结果表明:对于正常色散介质, 子脉冲间干涉引入的时间调制与外加调制随着传输距离的增加, 不断振荡减弱; 相反, 对于反常色散介质, 无外加时间噪声时, 堆积子脉冲间的相互干涉引入的时间调制有微弱增长, 但当传输距离进一步增加时, 子脉冲间干涉引入的调制可以获得快速增长; 而当外加非线性最快增长时间调制时, 时间调制发生迅速增长,具有破坏威胁的时间尖峰易于形成。

理论研究了啁啾堆积脉冲宽带激光时间与频谱特性与子脉冲参量的关系.结果表明，变换极限子脉冲堆积所得的脉冲平滑，频率啁啾型与时间啁啾型子脉冲堆积所得脉冲出现时间调制，平滑性变差，从频谱上看，前者出现单一谱线，而后者可看到多条谱线；随着子脉冲间延迟的增加，堆积脉冲由脉冲间干涉引起的时间调制增多，但幅度减弱，而频谱的谱线数量增加.所得结果可为适当地选择堆积脉冲参量以获得所需的时间与频谱形状的宽带激光提供参考.

通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像位置及光强随介质厚度的变化规律。基于角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,在不作薄介质近似情况下得到了热像光强表达式,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,在一定的入射功率下,热像光强随介质厚度的增加而增大; 而在一定的B积分下,热像光强随介质厚度的增加先单调增加,达到一极大值后,单调减小。此外,当模糊斑相对于克尔介质的距离的菲涅耳数远大于1时,可采用薄介质近似。数值模拟结果与解析结果吻合得很好。

宽频带激光驱动器中光束的传输与常规的窄带系统有很大区别.数值分析了宽带激光的成像这一非线性传输现象,并与窄带激光的成像特性进行了比较,发现宽带激光的热像位置和窄带激光基本相同,但宽带激光的热像强度比窄带激光低很多,说明宽带激光能很好地抑制非线性成像的形成.此外,通过改变脉冲啁啾和脉冲宽度两种方式分别揭示了带宽对非线性成像和光束匀滑的影响,发现不同带宽情形下热像的位置基本相同,均处于共轭位置处;热像的光强和热像处光束的调制对比度随着啁啾值的增大而降低,随脉冲宽度的增大而增大.由于受到群速度色散效应的作用,带宽能够阻碍热像的形成,并提高光束的匀滑度.

高功率激光系统中非线性热像的强度可能达到光学元件的损伤阈值,从而危及系统的安全运行。明确并避免引起最强热像大小的模糊斑,可以降低热像的破坏威胁。通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像光强与模糊斑大小的关系。根据角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,推导出一定厚度非线性介质的热像光强表达式,得到了热像光强随模糊斑大小的变化规律,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,随着模糊斑尺寸的增大,热像光强先是单调增大,达到一最大值后单调下降;热像光强最大时对应的模糊斑大小基本上与由Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论决定的最快增长小尺度调制尺寸相同。