从惯性约束聚变（ICF）装置中靶场关键材料易受辐照损伤、从而限制材料使用寿命和装置稳定运行的现实问题出发，总结归纳了有关不锈钢、铝合金、终端光学组件三大类靶场关键材料的辐照效应研究进展，详细介绍了靶室内高能中子束、γ射线、X射线等高能粒子和射线引起靶室第一壁材料出现烧蚀、中子活化等辐照损伤问题，以及靶室环境对关键材料的影响和防护处理。此外，还阐述了打靶试验中所产生的复杂辐射环境、基频与三倍频激光对靠近靶室的终端光学组件所产生的各类辐照损伤现象和相关作用机理。

改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型，在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项，并将一维形式推广到了三维。利用改进后的吸收波前模型，数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长1064 nm皮秒激光辐照时杂质源（以金属铁为例）附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况，并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律。数值结果显示：（1）与传统的热传递模型不同，在损伤阈值附近，激光场能量密度从低于损伤到达到（或超出）损伤的微小变化导致温度场的巨大变化；（2）达到损伤能量密度后，杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长；（3）激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低。研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤：相比于传统的热超导模型，吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变，并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸。另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值，这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路。

在高功率激光装置中，光学元件表面的污染物会降低光束质量甚诱导光学元件损伤。针对装置中受污染的镀有SiO₂溶胶-凝胶增透膜的大口径真空隔离片（430 mm×430 mm），使用波长为355 nm的Nd:YAG脉冲激光器模拟在线激光清洗实验。实验中采用了单发次激光干式清洗与气流置换系统辅助的激光清洗系统，研究了关键特征参数对激光在线清洗效果的影响规律，获得了可用于激光在线清洗的工艺参数。光学元件的处理采用光学显微镜、暗场成像法表征以及图像处理软件分析。实验结果表明，激光在线清洗光学元件存在最佳工艺窗口。通过气流置换辅助的激光清洗方法后，相较于单纯的单发干式激光清洗，激光清洗能力有大幅提升。因此，气流置换系统辅助单发激光清洗能有效提高其清洗能力，为高功率激光装置中大口径光学元件表面污染物在线去除提供了一种有效手段。

为了解决终端光学组件中的大口径透镜污染损伤问题，实现透镜表面的在线洁净，提出了一种新的污染物去除方式，利用风刀技术实现颗粒污染物的在线去除。通过有限元方法模拟了透镜表面颗粒污染物吹扫过程，研究了在层流风和风刀的共同作用下透镜模块中的流场分布状态和颗粒运动轨迹。研究结果表明：当层流风速为0.3 m/s时，透镜模块内部能够形成稳定流场；当风刀距离透镜上表面78.73 mm时，能够有效降低风刀气流在透镜表面的应力集中；当风刀风速为30 m/s时，风刀气流能够有效隔离出射速度小于50 m/s和颗粒直径小于75 μm的二氧化硅颗粒。通过实验验证了风刀在透镜表面的安装位置和气流在透镜表面的速度分布特征，机械构件比光学元件溅射的颗粒污染物更难去除。最终获得风刀在透镜表面颗粒污染物吹扫和隔离的有效技术参数，为大口径透镜模块的在线颗粒污染物去除提供新方法。