针对高功率激光装置对靶面辐照均匀性的需求，提出了一种基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术。激光集束采用宽带激光，利用连续相位板对焦斑包络进行控制，并结合共轭螺旋相位板使得集束中各子束在焦平面处拍频产生旋转周期不同、位置各异的快速运动散斑。合理选择宽带光参数可使得散斑的旋转周期在皮秒至亚皮秒量级，从而达到瞬时匀滑焦斑的目的。通过建立基于宽带激光拍频的瞬时束匀滑技术物理模型，模拟分析了关键参数包括激光带宽和谱线类型对焦斑束匀滑特性的影响和规律，并与双频单色激光拍频技术作了比较分析。研究结果表明，通过合理选取光源谱线类型或增大激光带宽，所提技术可在降低系统要求的基础上增强对激光等离子体不稳定性的抑制，使焦斑实现瞬时匀滑并获得较好的均匀性。

高功率超短脉冲激光系统中,空间滤波器透射元件引入的色差会影响系统的聚焦功率密度。针对这一问题,提出一种具备动态调节能力的色差预补偿方案。该方案由正负透镜和反射系统构成共焦像传递系统,能够实现全系统色差的动态精确补偿。基于该方案为神光-II 5 PW(SG-II 5 PW)激光系统设计并搭建了色差预补偿光路。实验结果表明,通过精密调节该单元内部透镜间距能够精确补偿全系统的色差,显著提升系统峰值功率密度。经过色差补偿后,在SG-II 5 PW系统开展质子加速实验,获得了超过16 MeV的质子产额。

激光宽带熔覆技术广泛应用于大型工件表面的强化、修复和改性，较少的搭接次数使其更容易获得表面质量较好的熔覆层和较高的熔覆效率。针对现有激光宽带熔覆中光外送粉不精准、金属粉末受热不均匀和光粉同轴耦合精度不高等问题，本文提出了一种光内送粉激光宽带熔覆工艺及方法，实现了在宽带激光束内部均匀，准确地垂直于熔池表面送粉。在水平和30°斜壁上分别进行单道堆积熔覆实验。结果表明，重力对斜壁熔池影响不明显，两组实验均获得了熔层高度较为均匀的直壁墙。对熔层组织分析可知，二次重熔区组织较为粗大，非搭接区组织由较多的树枝晶组成，二者显微硬度波动值约为90HV0.5，熔层组织整体较为均匀、致密。

利用现有窄带激光传输模拟软件SG99和宽带激光传输模拟软件CPAP，以及自编的一维光脉冲传输放大的逆算程序，评估了原型装置在主放基本结构不动的情况下激光脉冲由窄带改为宽带，实现数十nm宽带条件数kJ的输出能力。宽带下增益窄化效应显现，对光谱增益窄化补偿也进行了研究。结果表明，为了补偿增益窄化效应，在3 J主放注入能量下通过对光谱整形可满足系统2000~3000 J的输出，但损失约40%的注入能量。考虑到这一因素，预放级至少要有5 J的输出能力。研究结果指导了数十nm宽带倍频激光驱动实验系统研制实施方案。

The intensity distributions of a high-power broadband laser beam passing through a nonlinear optical medium with defects and then propagating in free space are investigated based on the general nonlinear Schr?dinger equation and the split-step Fourier numerical method. The influences of the bandwidth of the laser beam, the thickness of the medium, and the defects on the light intensity distribution are revealed. We find that the nonlinear optical effect can be suppressed and that the uniformity of the beam can be improved for a high-power broadband laser beam with appropriate wide bandwidth. It is also found that, under the same incident light intensity, a thicker medium will lead to a stronger self-focusing intensity, and that the influence of defects in the optical elements on the intensity is stronger for a narrowband beam than for a broadband beam.

为了研究横向分布为平顶高斯模式的宽带激光通过硬边光阑系统的光强分布特性，采用衍射积分公式推导了平顶高斯模式宽带激光的每一频率分量在光阑系统中的传输公式，再通过傅里叶变换得到时间域的传输公式，详细分析了光阑和频带宽度对强度分布的影响。结果表明，近场光强在截断参量较大时，仍保持一定的平顶分布特性，但是随带宽的增加强度分布变窄；截断参量较小时强度呈高斯分布，并且带宽的变化对强度分布没有太大影响；然而在远场时截断参量较小情况下的光强分布也明显表现出随带宽增加而变窄的现象，但随着截断参量增大，这一变化趋势变缓。这些结果对平顶高斯模式宽带激光的应用具有重要参考价值。

宽带脉冲在钕玻璃放大器中传输时，由于受到增益窄化和增益饱和效应的影响，脉冲频谱将受到调制，从而产生边带丢失或者频谱两侧失衡，进而导致脉冲时间波形产生调制。针对不同的宽带光源模型，数值模拟了放大器输出波形的幅度调制，分析了增益带宽、输入脉冲带宽及增益曲线中心波长相对输入脉冲中心波长的偏差等因素对输出脉冲调制度的影响。结果表明: 不同的宽带光源脉冲经过钕玻璃放大器后，均会产生不同程度的幅度调制; 啁啾堆积脉冲比正弦相位调制脉冲产生的幅度调制小。

对高功率激光系统采用宽带激光消除菲涅耳衍射问题进行了研究，指出只有数百nm的宽带啁啾光脉冲才对近场衍射有一定的平滑作用，数nm的宽带啁啾光脉冲对近场衍射几乎没有平滑作用；同时，还对宽带啁啾光的B积分表征方式和最快增长频率问题进行了研究，并与原型装置上开展的窄带脉冲、宽带啁啾堆积脉冲的非线性实验结果进行了对比研究，指出以最大B积分或加权B积分反映非线性自聚焦更为准确。研究还表明，在数nm,ns情况下最快增长频率与窄带激光脉冲的差别不大。in high power laser system

采用啁啾脉冲堆积的方法获得纳秒级宽带整形激光脉冲, 是目前用于惯性约束聚变(ICF)的激光装置前端系统拟采用的技术路线。但这种堆积啁啾脉冲在时间上由于相干而存在时间调制, 同时也将导致光谱存在调制。此外, 堆积啁啾脉冲的峰值强度也随延迟时间等因素的变化而有所不同。通过数值模拟, 分析了时间调制、光谱调制以及强度的演化规律。研究结果表明, 时间调制与基元脉冲的展宽量及相邻脉冲之间的延迟时间有关, 光谱调制只与相邻脉冲之间的延迟时间有关, 而强度的演化则与相位因子的余弦函数演化具有一定的相似性。