围绕内爆压缩及阻滞阶段相关物理实验的诊断需求，提出了一种满足阿贝正弦条件的短焦距高放大倍率Wolter-Ⅲ型X射线显微镜的光学设计。详细介绍了Wolter-Ⅲ型显微镜的结构特点和设计方法，与Wolter-Ⅰ型相比可以通过将主平面向靠近物点方向移动的方式减小系统焦距，从而获得更大的放大倍数，实现显微镜与探测器的像质匹配，提高诊断系统的空间分辨。由光线追迹可以得出，在±190 μm的视场范围内，空间分辨率优于3 μm；在±240 μm范围内分辨率优于5 μm；在±300 μm范围内分辨率优于8 μm，几何集光立体角约为5×10⁻⁶ sr。

在激光驱动惯性约束核聚变研究中，具有宽带、低相干特性的时间低相干光源将有望降低激光与等离子体相互作用的不稳定性，成为新一代激光驱动装置的有力竞争者。实现高功率低相干光放大输出是低相干光驱动器能否应用于惯性约束聚变领域的核心。光参量放大具有大带宽、高增益、无热效应等优势，可避免能级型放大介质的光谱窄化问题，是实现宽带低相干光放大的有效方案。系统阐述了宽带时间低相干光参量放大技术的原理和技术特性，并基于实验验证了采用非共线相位匹配的近红外波段宽带时间低相干光级**量放大过程，最终实现 $ 7 \times {10^7} $的放大增益和13.19%的转换效率。

为了解决终端光学组件中的大口径透镜污染损伤问题，实现透镜表面的在线洁净，提出了一种新的污染物去除方式，利用风刀技术实现颗粒污染物的在线去除。通过有限元方法模拟了透镜表面颗粒污染物吹扫过程，研究了在层流风和风刀的共同作用下透镜模块中的流场分布状态和颗粒运动轨迹。研究结果表明：当层流风速为0.3 m/s时，透镜模块内部能够形成稳定流场；当风刀距离透镜上表面78.73 mm时，能够有效降低风刀气流在透镜表面的应力集中；当风刀风速为30 m/s时，风刀气流能够有效隔离出射速度小于50 m/s和颗粒直径小于75 μm的二氧化硅颗粒。通过实验验证了风刀在透镜表面的安装位置和气流在透镜表面的速度分布特征，机械构件比光学元件溅射的颗粒污染物更难去除。最终获得风刀在透镜表面颗粒污染物吹扫和隔离的有效技术参数，为大口径透镜模块的在线颗粒污染物去除提供新方法。

针对激光惯性约束聚变（LICF）实验中诊断实验装置快速精确定位的迫切需求，提出了在LICF的实验场景下使用激光跟踪测量系统的快速定位瞄准方法。采用四路激光跟踪测量系统作为瞄准定位设备，构建了测量系统的数学模型，基于最小二乘法开展了系统瞄准定位精度的理论计算。当采用的激光跟踪仪测量误差为5 μm时，理论计算得到的夹角偏差为0.7492″，距离偏差为11.2083 μm；当采用的激光跟踪仪测量误差为10 μm时，夹角偏差为1.12″，距离偏差为18.2167 μm。理论计算结果表明，基于激光跟踪测量系统的瞄准方法，符合LICF中实验装置快速精准的定位需求，为将来在我国激光惯性约束聚变装置上使用激光跟踪测量系统作为瞄准定位设备提供了参考。

低时间相干脉冲可有效提高激光与等离子相互作用中参量不稳定性的阈值，但高效频率转换难题是实现其工程应用瓶颈之一。系统分析了高功率激光驱动器已有的各类低时间相干脉冲频率转换技术的特性，并基于数值模拟和实验分析了部分掺氘DKDP晶体用于超辐射光倍频、三倍频的特性与工程应用可行性，结果表明掺氘17%左右DKDP晶体可以提高钕玻璃系统超辐射光的倍频效率，理论转换效率可达到约80%，10%梯度掺氘DKDP晶体则可实现5 THz带宽三倍频输出。

在实验室实现聚变反应释放的能量大于点燃聚变反应所需能量的阈值是当今世界ICF研究的主要目标，实现这一目标仍需要深入研究一系列的关键物理问题。在ICF研究中，制靶能力的发展与提升至关重要，靶的质量是实验成功的核心要素之一。本文介绍了国际ICF靶制备工作近年来在新型烧蚀层材料靶丸、新型靶丸支撑技术、优化黑腔材料与构型以及减小燃料填充管直径等方面取得的一系列进展，并结合ICF物理需求，简要阐述了ICF靶的发展趋势。