在大口径片状放大器系统中，非对称泵浦导致经过增益介质的激光束发生动态漂移。研究了泵浦场对称性(用钕玻璃长度方向中心左右两侧的泵浦能量比值表征)对光束动态漂移的影响，建立了理论模型并开展了实验研究。实验结果表明，当增益介质泵浦场的对称性约为1.038∶1时，泵浦致光束的动态波前倾斜值约为0.98λ(波长为1053 nm的激光经过六张钕玻璃片后的累积波前畸变量，λ=1053 nm)，375 mm光束口径下激光单次经过单钕玻璃片的动态漂移角度约为0.32 μrad，与理论模型吻合较好。激光装置全链路的分析结果表明，在基于反转器的四程放大构型中，累积的动态波前倾斜峰谷值约为2.78λ，漂移比例(漂移量与30倍衍射极限下的小孔直径的比值)约为2.14%。

对大口径有源反射镜式片状Nd∶LuAG陶瓷激光增益介质在高功率激光二极管(LD)抽运条件下的热效应及其引入的波前畸变进行了分析。片状Nd∶LuAG陶瓷尺寸为64 mm×6 mm，抽运峰值功率为58.5 kW，抽运光斑大小为32 mm×35 mm，在激光光束的入射角度为15°时对有源反射镜式片状Nd∶LuAG增益介质的热效应和波前畸变进行仿真分析。仿真结果显示在抽运状态时片状Nd∶LuAG陶瓷的最高温度为55.6 ℃; 水平方向和垂直方向引入的负焦距分别为FH=-65.78 m和FV=-77.28 m。模拟放大后激光波前畸变峰谷值为4.33λ(激光波长λ为1064 nm)，波前畸变主要为离焦量导致的像散。在此基础上搭建了相应的实验装置，测得抽运状态下Nd∶LuAG陶瓷的温度分布及引入的激光光束波前畸变。模拟分析数据与实验数据相吻合。模拟计算和实验分析结果为片状Nd∶LuAG陶瓷激光放大系统抽运均匀性的优化及激光光束质量的控制等提供了重要的参考依据。

高功率片状放大器在线运行时氙灯辐照导致片腔内产生大量气溶胶，易引起钕玻璃污染，影响其使用寿命。采用洁净氮气吹扫恢复片腔内的洁净环境是片状放大器在线运行时的主要洁净手段。研究了氮气吹扫过程中片腔内涡流对洁净度的影响，结果显示涡流对气溶胶颗粒的禁锢作用会导致腔内气溶胶颗粒的大量残留，且无法通过延长吹扫时间或调整吹扫流速加以解决。针对这一问题，提出了间断多次氮气吹扫对腔内气溶胶进行循环稀释的在线洁净控制方法，该方法使腔内涡流经历不断破坏和重建过程，涡流场内滞留的气溶胶颗粒含量也得到不断稀释，从而大幅提高片腔洁净度。针对Φ130 mm单口径片状放大器进行了对比实验研究。采用间断吹扫法之后，腔内残留气溶胶颗粒为连续吹扫时的1/100，片腔洁净度在15 h的观测时间内始终保持在40级以内。该方法普适有效，为避免片状放大器钕玻璃气溶胶污染,增加其在线使用寿命提供了重要参考。

对应用于惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的新型N41大口径钕玻璃片在高增益条件下的热效应进行了系统研究。实验结果表明，在平均小信号净增益系数达到0.0525 cm-1的高增益情况下，385 mm×385 mm口径范围内两片双程的热致动态波前畸变的峰-谷值约为0.84λ(λ=1053 nm)，处于变形镜校正范围之内；基于目前的冷却方案，剩余波前畸变的恢复时间约为2.5 h，满足系统每4 h发射一次的设计要求；每次发射7 h后，系统内仍存在热气体对流引入的微小畸变；理论预测结果与实验结果一致。该研究为下一代ICF激光驱动器内片状放大器系统的研制提供了实验参考。

片状放大器腔内钕玻璃表面的洁净度是保证放大器高工作性能和长寿命的关键指标，而合理的腔内流场分布是放大器保持腔内洁净的前提条件。运用计算流体力学方法，利用Fluent软件对纯氮气冲洗片状放大器过程中的腔内流场进行模拟，并在样机上验证了模型的有效性；通过调整放大器的进出气口结构及位置排布，获得了最佳的流场分布。实验结果表明，相比未优化放大器，优化后的放大器仅使用一半时间就可以达到相同的腔内洁净度等级，且钕玻璃表面洁净度更高。

The cleanliness of neodymium glass surface in the slab amplifier is a key indicator of guaranteeing high performance and long lifetime of amplifiers, and the reasonable internal flow field distribution is the prerequisite for keeping clean in the amplifier cavity. By means of computational fluid dynamics method and with the Fluent software, the internal flow field of slab amplifier cavity in the purging process of pure nitrogen is simulated, and the model validity is verified on the prototype system. By adjusting the structure and location arrangement of air inlets and outlets of the amplifier, the optimal flow field distribution is obtained. The experimental results show that compared with those of the non-optimized amplifier, the optimized amplifier not only takes only half time to obtain the same required cleanliness, but also the cleanliness of neodymium glass surface is higher.