采用体式显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱表征了不同氟浓度、波导结构条件下光纤预制棒锥区及光纤的表面形貌与微观结构，用光纤综合参数分析仪、自制输出激光刀头分析了大芯径掺氟包层光纤的损耗、激光传输效率.结果表明: 随着氟含量的升高，氟挥发现象愈加明显，传统大芯径掺氟包层光纤表面产生的裂纹、凹坑等缺陷增多，光纤损耗略有增加，激光传输效率下降; 采用下陷掺氟内包层设计有效抑制了大芯径掺氟包层光纤制备过程中的氟挥发、析晶现象，1 200 nm波段光纤损耗为3.99 dB/km，平形和球形光纤2 μm波段的激光传输效率分别达到88.9%和88.4%，性能明显高于传统结构光纤.

鉴于激光探针分辨率低的问题, 提出基于远场光学技术对激光探针仪的光学系统进行改进和设计, 实现了高分辨率激光探针仪的研制。研究了基于远场光学的激光探针仪的极限分辨率, 采用数值孔径为0.4的反射式聚焦物镜对波长为532 nm的脉冲激光束进行聚焦, 在合适能量条件下, 烧蚀Al和Fe纯样表面获得的极限分辨率分别为2.26 μm和1.87 μm, 在此极限分辨率下利用同轴光谱采集系统且能够采集到3倍于背景噪声强度的Al和Fe元素的光谱信号; 设计并实现了带同轴照明的同轴共焦成像系统, 视场放大率达24.7倍, 采用的同轴照明系统能够有效提高摄取图像的锐度和清晰度, 获得的图像分辨率不低于228 lines/mm; 发明了一种带指示光的同轴光谱采集系统, 能够将同轴光谱采集器与等离子体的对准误差控制在10 μm以内, 通过二维扫描装置, 实现对等离子体表面7×9的矩形点阵列进行精确光谱采集, 获得了等离子体原子光谱强度的空间分辨图像。

报道了基于脉冲宽度为16 ns、波长为266 nm、总能量为30 mJ、时间分辨为1.6 ns的紫外激光四分幅阴影成像系统，用于研究Z-pinch产生等离子体与在丝阵负载中心放置塑料泡沫材料相互作用输运规律，研究动态黑腔形成过程的主要物理因素。使用高能高密度激光束透射等离子体，依据等离子体对激光束吸收衰减特性诊断激光束通过等离子体后的空间强度分布，通过理论计算获得等离子体空间密度分布，获得等离子体产生的早期稳定性、箍缩速度等规律。实验研究表明，在X射线峰值前约-25 ns等离子体开始压缩塑料泡沫，在峰值前-5 ns压缩到最小，之后泡沫开始膨胀。在X射线峰值时刻泡沫直径由3 mm压缩到直径约为1 mm，对泡沫的最大压缩比约为9倍。实验测量压缩速度约为3.3×106 cm/s，并给出了不同时刻的磁流体不稳定结构分布。

基于前沿约100 ns、电流约100 kA的快前沿直线脉冲变压器(FLTD)平台, 开展了单丝电爆炸相关实验研究。围绕FLTD平台搭建了激光探针和可见光分幅相机等离子体图像诊断系统, 采用可见光PIN和XRD分别测量了单丝电爆炸的辐射特性。实验获得了不同时刻对应的W丝(15 μm)和镀膜W丝(15 μm W+2μm 聚胺亚胺)电爆炸的物理图像, 呈现了两种情况下金属丝融蚀过程以及等离子体不稳定性发展的过程。实验结果表明, 镀膜能够增加电流初始阶段的能量馈入, 进而改善金属丝的电爆炸特性。

利用Nd:YAG 激光器产生的1064 nm 激光束(光斑直径为100 μm，脉冲能量为60 mJ，脉冲宽度为200 ps)聚焦击穿大气形成激光大气等离子体。采用全息干涉技术对激光击穿空气等离子体的电子密度分布进行了诊断，获得的无限宽条纹图直观反映了位移量的等位线，从有限宽条纹图获得了电子密度的分布，结果表明激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向不对称，而垂直激光束方向对称分布，且最大电子密度为1018 cm-3量级。

It is important to diagnose electron density of a plasma irradiated by lasers for inertial confinement fusion, in high energy density physics and related fields, especially for measuring high-Z plasma near the interface. Use of soft X-ray laser as a probe is an important method in diagnosis of plasma electron density distribution. However, it is difficult to carry out the research in high-Z laser plasma, because of the problem of excessive plasma spontaneous radiation. In view of the characteristics of soft X-ray laser, several specific experimental techniques have been developed. By using these techniques, which can greatly suppress effects of spontaneous radiation, diagnosis of high-Z plasma with soft X-ray laser probe method becomes possible. As a typical example, an experiment of diagnosing gold plasma is performed and clear images are obtained, indicating that the techniques are effective and feasible.

设计了一种双探测器结构的窄脉冲激光参数测量探头, 解决了大动态测量范围和高速放大电路高增益时信噪比低的矛盾。通过对探头前端的光学特性进行分析, 给出了均匀照射时探头前端的照度传递系数, 并且对非均匀照射情况下可能的最大模型误差进行了分析, 指出增大漫透射陶瓷片与探测器的距离和减小出光孔径有利于降低模型测量误差, 减小双探测器偏离光轴的安装距离有利于提高两个探测器的测量一致性。测试表明, 对于10 ns脉宽的1.064 μm激光, 所研制的探头在50 nJ～8 mJ范围内的测量误差低于±9%, 输出激光脉冲波形幅度在0.7～1.4 V之间。利用推导出的照度传递系数公式还测出了漫透射陶瓷片的透过率为0.60, 测量误差为±1.7%。

提出一种新的具有高空间分辨力的整形环形光式差动共焦测量方法。该方法通过整形环形光式共焦测量法和锐化爱里斑主瓣，改善系统横向分辨力；通过差动共焦测量法改善系统的轴向分辨力，最终达到提高系统空间分辨能力的目的。理论分析和实验表明：整形环形光内孔归一化半径ε越大，横向分辨力改善越明显，量程扩展范围越宽；当入射光波长λ=632．8 nm，物镜数值孔径取NA=0．85，ε=0．5时，该系统的横向分辨力优于0．2μm，轴向分辨力优于2 nm。该方法为光触针测量系统空间分辨力的提高提供了1种新的方法，可广泛应用于超精密三维微细结构工件的超精密测量。

单纵模长激光脉冲经分束后分别输入到两个波导调制器中，同时分别输入两个具有高同步准确度的电脉冲到调制器中．通过这种方式可以实现具有高同步准确度的长短光脉冲的输出．研究结果表明：该方案下长短脉冲的同步准确度可小于3．5 ps(rms)．

在研究动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种新型的动态主动调焦式激光测头的检测方法。该检测方法的核心原理是将位移量的测量转换成了时间差的测量,从而简化了激光测头的结构,提高了激光测头的测量精度和稳定性。介绍了所设计的高精度激光测头测量系统,并对激光测头进行了动态特性的实验。结果表明激光测头的测量分辨力为0.075 μm,测量线性度为0.45 μm,测量范围为±0.1 mm。