为适应高功率激光系统的紧凑空间需求，将基于二阶鬼像的远近光场耦合方案应用于高功率激光准直技术中，设计并搭建出灵敏的小型准直光学系统。提出完备的测试方案，验证了该方案的可行性，获得近场测量灵敏度为7.04 μm/pixel，远场测量灵敏度为18.14 (″)/pixel，并得到远场变化对近场的影响关系，用以优化光束校准。相比于传统远、近场分离的准直系统，该方案在满足成像质量和分辨率要求的同时，大幅缩减了光路和器件数量，远、近光场相互影响和校准的反馈处理更便捷。

为实现高功率激光装置长程传输光路中反射镜法线指向的精密准直，分析了反射镜法线指向安装误差来源。针对高功率激光装置结构和安装特点，选取了预准直、模块姿态离线复制和柔性对接相结合的精密准直方案。对离线准直测量精度和复位精度进行了验证，实验数据证实了方案的可行性。该技术在神光-Ⅲ主机装置光传输系统安装调试中取得了良好的效果。

大型高功率固体激光装置神光III中包括许多大型、精密光学模块，完成各类模块高精度准直是一项巨大的技术挑战。提出了基于光传输建模分析，数值计算、工程实践3个层次相融合的大型光学系统准直误差分析研究方法，并以空间滤波器系统为对象进行了深入的研究与分析。针对模块准直精度建立了带误差传递的光传输模型，借助误差分析方法，分析了主影响因子及权重，结合工程实际，完成了模块光轴精度分解。采用光轴实体化表征技术和齐次矩阵变换方法，实现了模块、光轴、镜片位姿统一表征，结合激光跟踪仪，完成准直平台设计。最后以具有亚毫弧度准直要求的典型光机模块为例，在工程环境下搭建了准直平台，验证了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机模块精密准直技术研究有着普遍指导意义。