改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型，在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项，并将一维形式推广到了三维。利用改进后的吸收波前模型，数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长1064 nm皮秒激光辐照时杂质源（以金属铁为例）附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况，并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律。数值结果显示：（1）与传统的热传递模型不同，在损伤阈值附近，激光场能量密度从低于损伤到达到（或超出）损伤的微小变化导致温度场的巨大变化；（2）达到损伤能量密度后，杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长；（3）激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低。研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤：相比于传统的热超导模型，吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变，并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸。另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值，这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路。

介绍了以强激光驱动电容线圈靶的实验方法产生磁场的基本模型及其发展过程。对比了实验室中常用的三种磁场诊断方法，包含：B-dot、法拉第旋转以及质子背光，发现前两种方法在实验中仅可以获得距离靶较远处的有限个磁场值，通过结合模拟工具获得靶处的磁场值与测量点的值跨越几个数量级，容易产生误差；质子背光诊断可以在实验中获得全局磁场信息，能够较好地满足线圈靶磁场诊断的需求。由于线圈靶磁场强且可持续时间长，在时空分布上具有一定可控性，因此我们将其应用到了磁重联的研究中，并成功获得了重联出流等特征。另外线圈靶在带电粒子的约束和磁流体动力学研究等多方面也得到了应用。

超强激光脉冲与相对论电子束相互对撞是当前主要的强场量子电动力学（QED）实验手段。如何测量超强激光脉冲和电子束对撞的准确度，进而实现微米精度的准确对撞，是目前限制实验发展的重要因素。利用蒙特卡罗数值模拟方法，系统研究了超强激光脉冲和相对论电子束相互对撞过程，重点关注了电子和辐射光子动力学信息与激光脉冲和电子束对撞偏移量之间的对应关系。研究发现：辐射光子的空间分布信息，可以有效反映出激光脉冲和电子束的对撞偏移量。基于该研究结果，实验中可利用光子空间分布的信息，实现对激光脉冲和电子束对撞准确度的调节，从而有望促进强场QED实验技术的发展。

极端超短超强激光脉冲的诞生将光与物质的相互作用推进到由辐射阻尼效应和量子电动力学（QED）效应占主导的高度非线性物理范畴。强场QED效应蕴含了丰富的物理过程包括辐射阻尼、高能伽马辐射、正负电子对产生、QED级联、真空极化等，是高能量密度物理和强场物理研究领域的前沿热点。QED级联是解释致密天体辐射和伽马射线暴形成的重要物理机制，其产生的稠密正电子源在高能物理、材料无损探测、癌症诊断等领域亦有重要的应用前景。介绍了QED级联过程及其理论模型，讨论了固体靶中的QED级联发展及其诱导的非线性物理效应，并回顾了固体靶中稠密正电子产生的主要研究成果。

对利用激光进行霍金-安鲁辐射实验的研究现状和实验挑战点等方面进行综述。霍金-安鲁辐射是量子引力理论的重要推论之一。对其进行实验观测研究，将对量子引力理论、大统一理论、乃至万物终极理论的发展具有重要推动作用。霍金-安鲁辐射可以通过强激光、储存环、潘宁阱、声学、玻色-爱因斯坦凝聚等各种实验手段加以研究，其中借助强激光有两类方法：人工光学黑洞和强激光加速。前者是利用介质的非线性效应，产生一个光波传播的视界，进而对视界附近的量子现象，包括霍金-安鲁辐射，进行研究；后者是利用超强激光场对电子施加的超高加速度来研究电子的霍金-安鲁辐射等特性。

强光子辐射导致的自旋极化等离子体是强激光与物质相互作用领域兴起的新研究方向。基于等离子体的自旋极化粒子束在固态材料诊断、原子核结构探测、弱电相互作用分析等方面具有广泛应用。同时，自旋作为电子的固有属性，它可为描述等离子体的行为状态提供新的信息自由度，因此自旋极化信号在强场等离子体自诊断也具有潜在应用。概述了在超强相对论等离子体中，由伽马光子辐射伴随的自旋翻转产生的自旋极化等离子体的物理机制，并对其在超高能量密度等离子体瞬态动力学反演的可能进行了介绍。

超快超强激光可以在实验室创造出超快时间、超强电场、超强磁场、超高温度及超高压力等多种极端物理实验条件，是当前拓展人类对物质世界认知最强有力的工具之一。在超快超强激光的发展过程中，飞秒四波混频过程在多个方面都发挥着非常重要的作用。本文介绍了飞秒四波混频过程在超快超强激光中近年来的一些进展和应用，系统总结了近年来利用级联四波混频、自衍射效应、瞬态光栅效应、四波光参量放大，以及交叉偏振波产生等飞秒四波混频过程，在宽带高对比度种子激光产生，新颖同心多色涡旋/径向偏振飞秒超快光源构建，“四阶相关仪”等脉冲对比度单发测量仪研制，以及脉冲形状宽度单发测量仪研制等方面的成果与进展。未来，飞秒四波混频过程还可拓展到太赫兹和极紫外等波段，继续为超快超强激光技术的发展做出重要贡献。