采用电光开关产生短脉冲的技术, 建立了一种抑制准分子激光放大链自发辐射放大(ASE)的方法, 研制了高对比度紫外电光削波开关, 并进行了原理性实验, 将其应用于准分子单路主振荡功率放大系统第一级预放大器的ASE控制。实验中电光开关对比度达到了2000多, 削波后的预放大器输出激光脉冲信号对比度提高至20 000多, 有利于激光信号后续进一步高保真放大, 为系统获得窄脉冲输出提供了技术支持。

考虑高功率准分子激光系统的自发辐射放大(ASE)会导致主脉冲信号对比度下降, 引起波形展宽和畸变, 本文开展了级联双电光开关的研究来抑制ASE的产生并提高激光脉冲信号的信号对比度。探讨了电光开关的级联工作模式, 分析了影响电光开关削波对比度的因素, 进而提出采用级联工作方式来大幅度地提高削波对比度。在单电光开关的基础上, 设计了级联电光削波的光路布局。其中, 前一级电光开关的检偏器作为后一级的起偏器, 电路则采用分立式以避免相互之间的串扰。采用级联双电光开关对低占空比预放大器进行了ASE控制实验。实验结果显示, 级联双电光开关的削波对比度达到了104量级, 而预放大器的放大输出信号对比度提高到106量级, 此结果有利于激光脉冲信号在系统中后续放大级的进一步放大。

高功率准分子激光系统中的放大自发辐射(ASE)会引起主脉冲信号对比度下降，从而导致放大过程中激光脉冲信号对比度下降以及波形展宽和畸变，影响精密物理实验的开展。基于电光开关产生短脉冲的原理，对紫外波段电光开关进行了研究，建立了一种抑制准分子激光放大链ASE的方法。在对主振荡功率放大(MOPA)系统第一级预放大器的削波实验中，单电光开关和双电光开关消光比分别达到了103和104量级，削波后的激光脉冲信号对比度由原来的几十倍分别提高到105和106量级。在单路MOPA系统放大实验中，采用级联双电光开关进行了系统的ASE控制，并最终在靶面获得了良好的窄脉宽放大激光脉冲，为高功率准分子激光系统中波形放大问题提供了一个有效的解决方案。

在传统能量测量的基础上，利用能量探测器、模数(AD)采集卡以及信号分析软件，建立了一套基于虚拟仪器的激光能量集成采集和处理系统。利用傅里叶变换得到了激光与不同探测器相互作用输出能量信号的不同计算方法。针对不同探测器选用不同能量算法，基于虚拟仪器编写了能量信号处理软件 ，并进行了界面设计。在对能量计标定实验基础上，实现了多路激光同步测量和处理，完成了对能量探测器的标定和激光信号的能量测量。实验结果表明，测量系统最大能量误差控制在5%以内，重复性较好，能够满足普通能量探测需求。方法简便可靠，为激光系统能量测量集成化和自动化奠定了基础。

根据高功率准分子激光主振荡器功率放大系统像传递结构特点，利用LABVIEW与MATLAB相结合设计了靶面光斑重心的稳定性模拟仿真及分析软件。对光学元件稳定性测量结果和光学元件误差分配结果进行模拟仿真和验证，经过多次再分配实现了系统误差分配的最优化。数据表明，现有实验室条件下，靶面光斑重心稳定性尚不能满足要求；在保持低稳定性指标要求光学元件一定裕量前提下，高稳定性要求光学元件的最优化分配指标为1.7 μrad；实验室现有光学元件在工作条件下能够满足该优化分配指标，在一定程度上减小了对光学元件的结构要求。

为了分析高功率准分子激光主振荡功率放大(MOPA)系统中各光学元件稳定性对靶面光斑定位精度的影响，建立了分析模型，利用分析结果指导高稳定性镜架设计以满足系统实验需求。根据高功率准分子激光MOPA系统特点，有效地简化了系统光路，建立了系统光路模型; 按照系统打靶精度要求，利用三维坐标变换和光线追迹法，计算得到了系统单个光学元件稳定性对靶面光斑定位精度的影响规律; 最后，对自行设计的镜架进行了稳定性测量。计算结果表明，反射镜的旋转变化和透镜垂直光轴的平移变化是影响靶面光斑定位精度的主要因素，且主放大光路中反射镜在X方向和Y方向上最大的变化范围分别不能超过0.8和1.6 μrad。实际测量结果表明，设计的镜架在X方向和Y方向最大的变化范围分别为0.6和0.81 μrad，满足系统实验要求。

介绍了用于高速时间记录设备以及多种闪烁体材料时间响应特性测试的500 fs，248 nm超短脉冲紫外激光系统的构成及其主要技术参数。系统的核心部分是一个分布反馈染料激光器，即一个稀疏刻线光栅的动态像。像的长度和染料溶液的折射率决定了脉冲的最短宽度，并且通过改变动态光栅的间距就可以改变输出光谱。在实验条件下，分布反馈染料激光器输出波长为496 nm，倍频后为248 nm，与KrF准分子激光放大器工作波长匹配。放大器介质的低饱和能量密度和三程离轴放大技术使得输出激光的强度分布非常均匀，这对于标定快速记录器件极其有利。利用该系统对ZnO∶Ga薄膜闪烁体在超短紫外激光激发下的荧光特性进行了测试，建立了荧光传输光路，解决了散射激光干扰和荧光高效率收集等问题。测量得到其荧光光谱为380~410 nm，中心波长为392 nm，荧光响应时间约为80 ps。最后，讨论了在现有实验条件下影响测量结果的一些因素。

对于高功率准分子激光，光学角多路和诱导空间非相干(EFISI)光束平滑是高功率准分子激光压缩脉宽、提高功率密度和实现靶面均匀辐照的有效途径，其应用涉及前端至靶前的各个环节，主要体现为平滑化窄脉冲激光的传输放大问题。首先介绍了基于散射法开展的部分相干源前端技术及脉冲整形的初步研究结果，利用直接法和反射率耦合方法，研究了5台激光放大器增益特性。然后，讨论了窄脉宽激光放大时的自发辐射放大(ASE)控制技术，最后，介绍了窄脉冲激光放大实验系统。实验获得了预期的实验结果，输出能量为5～6 J，激光脉宽约10 ns，聚焦光斑约Φ300 μm。单路系统实验结果表明，系统放大链和光学设计合理，基本满足角多路MOPA系统的技术验证要求，为系统工程设计奠定基础。

为得到物面光强分布均匀、能量尽量大的部分相干XeCl准分子激光前端种子光，采用放大自发辐射(ASE)法和散射法开展了前端平滑实验研究。首先，基于一台窄脉冲XeCl准分子激光器，研究了种子光的物面光斑均匀性、能量和发散角随光束口径及物面位置的变化规律。然后，分析了影响种子光参数的因素。最后，进行了验证实验。实验结果显示：ASE法种子光物面光斑不均匀性最小为2.01％，能量为微焦量级，但发散角在水平和竖直方向有较大差别；散射法种子光物面光斑不均匀性最小为1.54％，能量为百纳焦量级，发散角为5.5 mrad，衍射极限倍数处于14~37可调。前端泵浦腔尺寸和入射激光能量、散射板上光斑大小、收集透镜焦距分别是影响两种种子光参数的重要因素。经初级放大器放大后，光束物面光斑不均匀性为2.04％，能量达到8.0 mJ，满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。

对角多路准分子激光主振荡器功率放大(MOPA)系统进行物像共轭结构简化。利用传输矩阵和光线追迹，推导出了像传递光路中光学元件扰动与相应像面光束定位误差之间关系式。根据九标度赋值矩阵，采用改进层次分析法确定指标权重系数，得到了影响系统稳定性的光学元件光束定位指标要求。结果表明，光学元件分配指标大小和像传递结构焦距、光学元件（反射镜）距离像传递结构物面距离有关，焦距越大指标越小，距离越远指标越大。测量了实验室环境下光学元件的稳定性，对测量结果和定位误差进行了分析，并在此基础上提出了光路设计和光路优化的建议。