为充分利用亚皮秒紫外激光器的大能量、超短脉宽的紫外激光输出特性, 配套建立了激光惯性约束聚变(ICF)诊断设备性能指标的标定平台。标定平台具备激光能量测量、光传输延迟、光束分割与等比递减、序列光脉冲产生器等功能, 可为相关诊断设备提供结构支撑和高真空度的运行环境。通过机械与光学设计完成了平台各部件的研制, 并利用该平台对X射线二极管的响应时间、X光条纹相机的扫速、X射线分幅相机的动态范围等指标进行了标定。结果表明, 该标定平台与亚皮秒紫外标定源的匹配度良好, 可实现多种诊断设备性能指标的精密标定。

相位补偿器是偏振干涉仪的核心部件, 其稳定性直接影响偏振干涉光谱仪的可靠性.本文分析了相位补偿器的光程差相对灵敏度、光楔倾斜误差、斜入射角误差和温度适应性等指标, 并给出相应的误差容限计算公式.研究表明：相位补偿器移动光楔沿运动方向的抗干扰能力是经典迈克尔逊干涉仪的2/Δnsin θ倍, 抗倾斜能力是经典迈克尔逊干涉仪的1.75/Δn倍;当入射光以微量倾斜误差入射后, 相位补偿器不会产生额外的附加光程差; ―20～85℃范围内的温度变化对相位补偿器产生的最大光程差误差为1.8 μm, 具有很高的热稳定性; 当光楔角为30°时, 干涉仪在性能、尺寸和成本之间达到均衡; 晶体材料的双折射率差通常远小于1, 偏振干涉的稳定性更加明显.本研究为相位补偿器在更为复杂的环境中的应用奠定了基础.

为了提高超短脉冲激光的瞄准精度，基于自准直原理提出瞄准装置光学系统。以670 nm光纤耦合激光器为光源,设计指示光准直、扩束光学系统，准直光的不平行度达到3.2″，设计焦距为350 mm,相对孔径1/5,离轴量50 mm的主激光离轴抛物面镜，其成像质量达到衍射极限，基于准直束光学系统和离轴抛物面镜，设计可适应670 nm和800 nm两种波长的20×和100×的瞄准和监测成像光学系统。提出一种小孔准直的安装调试方法，以指示光进行实验验证，结果表明: 设计的光学系统成像光斑均匀,其物方分辨率达到4.1 μm。

基于激光多普勒频移效应研制了一套应用于惯性约束聚变(ICF)研究的任意反射表面干涉测速系统(VISAR)。采用532 nm的照明激光设计了一套光谱带宽为0.2 nm的光学系统，通过合理选材，保证了光学系统的防辐射性能；基于光学膜系设计，滤除了526 nm的强干扰打靶激光以及其它波段的杂散光；采用模块化方法并设计光学铰链进行模块对接，简化了系统调试的复杂程度；利用激光对干涉仪粗调，再利用白光精调，实现了零程差调试。设计的系统光路总长为6.3 m，物方视场范围为φ1.0 mm，放大倍率为5×、10×；静态实验显示，干涉条纹平直、调制度达到0.67以上，物方分辨率达到5.3 μm。目前，该系统已成功地在神光-Ⅲ原型装置上进行了动态实验。

针对惯性约束激光核聚变诊断设备的精确安装瞄准问题，提出一种新的基于双光束交汇瞄准系统。瞄准指示光学系统采用里斯特显微物镜结构，物像距为180mm，放大倍率为10倍，数值孔径为0.25。机械结构设计采用二维指向可调、沿瞄准指示光学系统光轴可以移动的三维调整机构。系统整体占用空间锥角为28°，小于设计要求极限30°。分析了系统的瞄准误差，结果表明该系统的瞄准精度可达到25μm。该系统瞄准精度有望在激光核聚变靶室得到广泛应用。

介绍了任意反射面速度干涉仪（VISAR）中马赫-曾德干涉仪必须满足的准零程差条件。根据白光光程差调试精度高但不易相干的特点，提出了先利用激光粗调，再利用白光调试来实现零程差精密调节的方案。详细分析了激光粗调马赫-曾德干涉仪的调试原理、调试精度以及光程差不确定性。针对光程差不确定性，提出了改进的激光粗调方案，将光程差调节精度由毫米量级提高到微米量级，大大减小了白光调试的盲区，使白光精调变得简易可行。干涉仪最终光程差调试精度为1.6μm。