提出了一种快速计算光学系统像面照度均匀性的算法，通过近似算法计算系统数值孔径，并利用出射光瞳数值孔径表征像面照度。利用该算法计算光场不均匀性，将其作为自动优化过程中的评价函数之一，优化设计光刻机照明系统中继镜组。通过Light tools软件对设计的中继镜组进行仿真验证，结果表明不同相干因子照明下掩膜面上的光场不均匀性均小于0.5%。通过实验测试了设计的中继镜组的积分均匀性，结果表明各相干因子下，光场不均匀性小于1.21%，能够满足掩膜面上光场不均匀性的指标需求（< 1.5%），验证了该快速评估算法可有效应用于中继镜组优化设计中。

提出了一种基于 FPGA的光场均匀性测量同步采集方案。在大面积光场均匀性测量中，探头步进扫描法需要对大面积光场进行扫描，因此需要同时对光场测量点的光能量值及其坐标值进行采集。该方案通过设计同步采集电路对光场测量点的能量值及三维坐标进行同步采集，并保证了数据的一一对应，实现光脉冲能量和三维坐标的同步自动化采集。通过构建测试平台对光场均匀性测量同步采集方案进行测验，实验结果证明了同步采集方案的可行性和实用性。

为了研究LD面阵侧面泵浦Nd∶YAG晶体吸收光场的均匀性, 本文提出了一种新的求解泵浦光路径的计算方法。首先建立了适用于不同泵浦结构的激光二极管多侧面泵浦全固态激光器的晶体吸收光场分布模型; 然后模拟并分析了单向面阵泵浦结构各参量: bar条个数、bar条间隔、bar面倾斜程度对面阵泵浦晶体吸收光场均匀性及泵浦效率的影响。本文研究为LD侧面泵浦全固态激光器的设计和研究提供理论基础。

输出镜的热畸变会严重降低高功率气体激光器的输出光束质量和运行效率。针对腔镜受热均匀性的问题, 等价地数值研究了光场均匀性随着几何放大率和有效菲涅尔数两个参数的变化规律。研究结果显示, 光场均匀性随着有效菲涅尔数呈现周期性变化, 随着放大率绝对值的增加呈现准周期性的指数衰减。针对2 kW功率输出, 增益区间为1 000 mm×200 mm时, 分析得出输出半宽为80 mm或者85 mm获得最佳光场均匀性。

为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型，研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算，优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数，优化后的仿真结果表明：在泵浦距离为2 mm条件下，晶体直径为4 mm，玻璃管套筒厚度为1 mm，冷却水层厚度为1 mm时，泵浦光在晶体中心处强度相对值为40.8%，在晶体轴心附近分布比较均匀，且均匀分布区域相对较大。