400 mm口径片状放大器增益性能退化是国内外惯性约束聚变（ICF）激光装置长期运行所面临的主要问题之一，直接影响激光装置的输出能力与光束质量。对造成片状放大器增益退化的因素开展了分析，建立了各因素的归一化理论分析模型，并利用2组九片长的400 mm口径4×2组合式片状放大器系统开展了实验研究，无维护策略条件下经过10年、3 000发次运行后增益性能平均退化了10.2%，符合理论预期。以此制定了大口径片状放大器的维护策略，实现了系统长期的增益性能退化率优于1.5%，满足ICF激光装置长期运行要求。

在氙灯放电泵浦过程中, 片状放大器片腔内材料在高强度氙灯光辐照下, 存在显著的热解过程, 产生大量的μm级悬浮粒子。针对放大器在线洁净度控制，采取了包括选用有利于洁净控制的材料、消除盲孔与焊缝、深度酸洗刻蚀、高压喷淋清洗和最终的光照清洗等系列有效措施。实验研究结果表明：经过100发次光照清洗，片腔内气溶胶颗粒处于300～1000之间，接近美国国家点火装置(NIF)洁净水平；发次运行完成后，利用约0.4 m/s的氮氧混合气体对放大器腔体进行吹扫，气溶胶颗粒在2 min内可恢复至0值。

为更快速地置换片状放大器片箱内部的气体、带走片箱内部因氙灯辐照产生的μm级气溶胶颗粒，以延长钕玻璃增益介质使用寿命，提出了几种不同的片箱隔板气体流道设计并对其吹扫效果进行对比。基于计算流体力学手段和分散相模型，求解了片箱腔内的吹扫流场并模拟了微米级粒子污染物的吹扫过程。片箱隔板采用开孔设计，通过对比分析发现，不同开孔孔径和排列方式的片箱吹扫效果差异明显。当开孔孔径为ϕ14 mm、且上下隔板都采用整齐排列的圆形通孔时，片箱内的气体压力损失更小（424.3 Pa）且吹扫达到百级的时间更短（205 s）。最后片箱吹扫实验显示了采用该结构的片箱其腔内吹扫达到百级的时间为2～3 min。

介绍了用于惯性约束聚变研究高功率激光驱动装置400 mm口径片状放大器系统的JG2钕玻璃片激光增益与激光输出性能等实验研究结果。利用一组三片长的400 mm口径4×2组合式片状放大器系统开展的增益性能实验结果表明，系统工作电压31 kV时小信号净增益系数达到5.37%/cm，小信号增益倍数为1.284倍/片/程，发次运行完成后利用0.3 m/s的洁净干燥气体进行冷却，热恢复时间约为2 h；利用大口径高通量验证实验平台开展的实验结果表明，基于JG2与N41钕玻璃片的优化组合使用最高输出能量达到21.3 kJ/1053 nm，目前已稳定运行500余发，未出现包边胶层异常与材料体损伤等故障。

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。

We propose a novel pulse amplification model to obtain the effective thermal equilibrium time (τETE) for Yb:YAG crystal, where τETE has impacts on the gain recovery and energy extraction. A test amplifier is set up to measure the input fluence, output fluence, and pulse duration. By fitting the numerical values to the experimental data, the effective thermal equilibrium of Yb:YAG crystal at room temperature is found to be between 60 and 120 ps. To our best knowledge, this is the first time that an exact range of effective thermal equilibrium time for Yb:YAG is reported.