本文提出一种基于CAD立体模型匹配的位姿测量方法，用于解决高功率激光装置中微小靶的高精度定位问题。该方法利用CAD文件信息构建靶的立体模型，将立体模型与3-CCD多源图像进行关联匹配，避免了传统定位方法中将多源图像单独处理产生的误差叠加问题。本文基于模型探索点的Chamfer距离转换定义靶的匹配度函数，用于评估模型与靶的匹配程度，并利用遗传算法（GA）对该函数进行寻优求解得到靶的测量位姿。针对GA容易陷入局部最优值问题，提出一种基于分层的自适应遗传算法（HAGA）提高算法的搜索精度和效率。为提升复杂工程的系统调试效率，本文利用OpenGL图形库搭建仿真系统，实现靶的仿真成像、离线算法调试等功能。仿真系统避免了系统中安装误差、加工误差以及相机环境光等诸多因素的干扰，能够更方便的对算法进行调试和验证，提高工程效率；实验还搭建了3-CCD定位测量平台用于对不同靶型准直状态的定位调整。测量结果显示靶的平移定位误差小于3.5 μm，角度误差小于0.07°，其误差小于实际测量系统的误差要求，验证了测量算法在实际工程中应用的可行性。

为更快速地置换片状放大器片箱内部的气体、带走片箱内部因氙灯辐照产生的μm级气溶胶颗粒，以延长钕玻璃增益介质使用寿命，提出了几种不同的片箱隔板气体流道设计并对其吹扫效果进行对比。基于计算流体力学手段和分散相模型，求解了片箱腔内的吹扫流场并模拟了微米级粒子污染物的吹扫过程。片箱隔板采用开孔设计，通过对比分析发现，不同开孔孔径和排列方式的片箱吹扫效果差异明显。当开孔孔径为ϕ14 mm、且上下隔板都采用整齐排列的圆形通孔时，片箱内的气体压力损失更小（424.3 Pa）且吹扫达到百级的时间更短（205 s）。最后片箱吹扫实验显示了采用该结构的片箱其腔内吹扫达到百级的时间为2～3 min。

高功率固体激光装置对大口径反射镜附加波前畸变和姿态稳定提出了苛刻的要求，在确保姿态稳定性的同时，要求低应力夹持使附加波前畸变峰谷值（PV值）＜λ/3, 波长λ=633 nm。提出了一种正面三点支撑结合侧面八点限位的大口径反射镜夹持技术，对该夹持结构下引起的附加波前畸变进行了仿真和实验研究，并对反射镜姿态稳定性进行了不同工况下的实验模拟。结果表明，该夹持方式引入的附加波前畸变PV值约为23.6 nm，振动、晃动、翻转不同工况下反射镜指向变化PV值小于50 μrad，附加波前畸变和姿态稳定性均满足高功率激光装置的要求。