为了实现对大口径高次非球面镜的面形精度检测，本文针对一个内径572 mm、外径 800 mm的半环形凹高次非球面反射镜，进行补偿检测系统设计和轻量化分析。基于三级像差理论，采用双透镜与单反射面的结构对非球面反射镜进行补偿检测，得到均方根（RMS）值为0.0037λ（λ=632.8 nm）的补偿检测系统。采用三角形孔对高次非球面镜进行轻量化，轻量化后镜体质量小于30 kg，轻量化率为32.7%。结合机械支撑结构，对高次非球面镜与支撑结构在自身重力作用下进行有限元分析。当光轴与重力方向平行时，RMS值为0.012λ。当光轴与重力方向垂直时，RMS值为0.013λ，镜体所受最大应力为1.308×10⁵ Pa，机械支撑结构所受最大应力为1.381×10⁵ Pa，非球面镜和支撑结构所受应力都小于各自材料的极限应力。

为了完成大口径高次非球面的面形精度检测，提出一种双球面反射式补偿检测系统设计方法。选择与边缘相切的球面为最佳比较球面，拟合出外径为860 mm、中孔为200 mm的高次非球面镜的非球面梯度与法线像差。基于三级像差理论推导补偿检测系统公式，计算出初始参数分析补偿效果并改进优化得到最终结构。经光学软件仿真模拟系统波前差均方根（RMS）小于1/90λ，经过公差分析，98%结果波前差RMS小于1/40λ，满足实际检测要求。该方法能够解决待检高次非球面镜无法检测的难题。

在发次任务条件下稳态和瞬时可用度具有局限性,通过惯性约束聚变(ICF)激光装置任务可用度一般模型分析,提出完整的片放系统可用性评价方法.建立片放系统的多层可靠性框图,提出任意发次的威布尔型与指数型分布期望累积失效次数的相等关系,采用分层建模方法构建氙灯多种故障模式下的片放模块任务可用度模型以及冗余结构的片放系统任务可用度评价方法.利用实验数据,验证其有效性并得到国家点火装置(NIF)和神光(SG)装置片放系统任务可用度的稳定增长趋势,给出氙灯可靠性设计指标建议,为巨型ICF 激光装置可靠性工程设计优化提供理论和方法依据.

梳理任务可用度的基本模型，构建装置执行任务的过程类型和时间模型图，体现任务时限和修复时限的要求，以此给出装置单次任务可用性评价模型；选用曲线拟合和拟合优度检验方法，考虑修复对任务影响程度差异及其发生概率，建立装置多次任务可用性评价模型、评价方法及分析步骤，为系统地开展惯性约束聚变激光装置可用性评价提供一般模型和方法。通过对神光-Ⅲ原型装置使用可靠性数据处理和分析，验证提出的模型和分析方法的正确性和经济性。研究成果将直接应用于神光-Ⅲ主机装置的可靠性工程建设中。

针对大型激光装置输出能量平衡能力，建立了束间均方根分析方法。构建了大型激光装置的光束能量观测数据变换过程，得到服从近似正态分布的变换数据，从而建立简便的束间能量平衡能力的均方根计算方法；基于全控图和选图，针对装置能量平衡能力短期变化提出均方差控制图，并定义装置平均失效强度函数，用于描述装置整体的能量平衡能力长期变化趋势。通过对调试数据的分析,验证了综合分析方法的可视性和高效性。

整理惯性约束聚变激光装置的运行记录和氙灯的故障数据,得到10种氙灯故障现象,并且归纳为3类,即触发故障、绝缘故障和氙灯爆炸,按故障发生时间可以分为"引发失效"的故障和"舍生取义"的故障.分析3类氙灯故障与片状放大器组件以及装置打靶成功率的逻辑关系,生成基于氙灯故障的装置打靶故障树,描述氙灯可靠性对于装置打靶成功的重要性.分析氙灯的生产工艺流程和工艺缺陷,生成氙灯的故障与工艺的鱼刺图,揭示氙灯故障的根源.