美国在国家点火攻关计划(NIC)的实施尽管未能实现点火目标,但建立了前所未有的点火靶物理精密实验能力,深化了点火靶物理认识,进一步明确了需要进一步解决的关键问题。激光聚变研究中心利用神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件,围绕黑腔等离子体能量学和内爆动力学开展实验与诊断技术研究,部分关键诊断技术取得突破,精密的实验能力显著增强,进一步丰富的配套实验结果在深化靶物理认识和校验数值模拟程序方面发挥了重要作用。

介绍了中物院激光聚变研究中心在神光-Ⅲ主机装置建设、大口径高通量验证实验平台研制、神光-Ⅲ原型装置运行与性能提升、支撑激光驱动器建设的精密装校与洁净处理技术和精密光学检测技术、星光-Ⅲ激光装置建设、PW量级全光参量啁啾脉冲放大系统技术以及高功率波导激光技术等方面的主要研究进展情况。

靶是激光惯性约束聚变(ICF)研究的物质基础，其质量的好坏对物理实验结果有极其重要的影响。靶本身的特点决定了制靶是一项极其复杂且特色鲜明的系统工程。主要介绍了国内ICF靶制备技术的现状，并对存在的问题及今后一段时期内的发展趋势作了简要说明。

针对高功率固体激光发展的需求，总结了先进光学制造技术方面的研究进展。采用超精密制造技术提高了非球面等元件的加工精度和制造效率，并为解决低缺陷加工提供了技术途径。围绕面形误差控制，特别是中频波前误差控制，发展了多种确定性抛光技术。针对熔石英元件建立了“去除-抑制”模型及新的抛光技术，有效抑制了亚表面缺陷的产生。

在神光Ⅲ原型装置上开展了辐射驱动内爆自发射的高分辨多能点诊断技术研究。利用双周期多层膜KB的选能能点，配合多级记录系统，实现了内爆自发的高空间分辨准单色成像。实验结果表明，利用胶片可以获得发射2.5 keV和3.5 keV的清晰图像，利用CCD可以获得8 keV的窄能带清晰图像。实验结果可以很好用于芯部不对称性、电子温度分布以及密度分布的分析处理，为惯性约束聚变精密物理实验研究提供了新的诊断技术和方法。

在Silex-Ⅰ飞秒激光装置上，利用32 fs、800 nm的激光辐照平面金靶，产生小于1 ps的X射线脉冲，作为δ脉冲X射线源，研究XRD探测器的时间响应特性，并且探索X射线条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法。实验给出了XRD探测器的时间响应特性。解决了条纹相机和分幅相机触发晃动问题，给出了条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间的X射线标定方法，初步给出条纹相机时间分辨和分幅相机曝光时间。

间接驱动惯性约束聚变和高能量密度物理实验中使用黑腔作为强X射线辐射源，黑腔源靶的等效辐射温度受安装在辐射出口的实验用靶的影响而与单独进行辐射源特性研究时有所不同。通过对几种不同辐射输运靶对半黑腔辐射源的影响进行的实验研究发现，添加不同填充材料的输运管能够使测量到的黑腔辐射源的辐射温度升高3~8 eV。实验结果的统计显示，输运管越长，填充材料密度越大，辐射温度越高。

介绍了基于球面弯晶的X射线高分辨单色背光成像技术。通过对球面弯晶背光成像系统的分析，获得成像关键性能参数随成像系统设计参数变化的关系，设计了应用于神光Ⅱ激光装置的单色背光成像系统。利用石英球面弯晶，采用Mg的类H共振发射线以及利用云母球面弯晶，采用Mo连续谱中3.14 keV能点进行背光实验，获得了内爆靶丸的单色投影图像，空间分辨在较大范围内好于5 μm。这种成像技术在现阶段惯性约束聚变(ICF)实验研究中能够发挥许多重要的作用，特别是对内爆靶丸压缩流线的测量和流体力学不稳定性的诊断。

根据加速器束流输运线设计的比例定律，设计了适用于ICF内爆DD反应产生的3.6 MeV准单能质子束成像的磁透镜系统。通过公式推导以及束流动力学追踪模拟，获得了类似于几何光学成像中的物像关系，并使用三维粒子追踪模拟验证了磁透镜成像的物像关系。物像关系的满足，使得可以对磁透镜系统进行封装，然后根据物像关系,选择不同的物距以及相应的相距,就可以对物体成不同大小的像。

在惯性约束聚变研究中获得滞止阶段内爆靶丸芯部状态图像具有极其重要的意义和价值。高功率密度拍瓦装置打击高Z金属靶产生轫致X射线(>70 keV)光源，并利用康普顿背光照相获取该图像是重要的诊断方法。基于神光Ⅲ主机装置48×3 kJ的驱动能力开展相关背光照相性能研究。结合国外相关实验结果和数值模拟计算方法分别从光源亮度以及内爆过程产生的噪声分析入手，从理论上设计了整套康普顿成像系统。结果表明在神光Ⅲ主机上利用康普顿背光照相可以获得高质量的内爆压缩靶丸滞止阶段图像。

理论计算了诊断系统空间分辨对辐射热波烧穿图像平整度的影响，发现它会显著降低图像平整度。优化了三色谱仪诊断系统空间分辨并在神光Ⅱ装置上开展了验证性实验，结果表明420 eV能区29 μm空间分辨设置下测量到的热波图像平整区域有了明显改进，热波前沿涨落不超过4.7 ps，远小于X光条纹相机约20 ps的测量不确定度。在此改进下，热波烧穿图像平整度已经不是影响数据分析可靠性的主要因素。

快点火激光惯性约束聚变将压缩与点火过程分开，与中心点火方式相比，大大放宽了对压缩对称性和能量的要求，是国际惯性约束聚变研究的热点方向。在神光Ⅱ装置上开展的快点火锥壳靶预压缩实验中，背光分幅图像显示导引锥及输运丝对靶丸预压缩过程无明显影响，实验结果与一维数值模拟结果吻合也证明了该结论; 实验中通过调节导引锥尺寸和相对靶丸的位置，可保证最大压缩时刻导引锥保存完好，这对超热电子的输运以及能量沉积是至关重要的。

软X光能谱仪(SXS)是惯性约束聚变黑腔辐射流、辐射温度测量的主要诊断设备。根据神光Ⅱ升级装置实验需求，完成软X光谱仪系统研制，并开展了性能研究。谱仪采用环形透镜成像准直方法保证瞄准精度，通过固定角度平面镜安装机构来减少角度偏差。利用滤片、平面镜以及X光二极管(XRD)探测器的标定实验结果，得到谱仪测量能区为0.05～4.97 keV。在短脉冲激光装置上开展通道时间响应性能研究，确定系统时间分辨力为99.22 ps。

报道了神光Ⅱ装置上激光膜相互作用的实验，实验利用能量计和光电管测量激光与CH薄膜作用前后的能量和时间波形的变化。结果表明: 激光对CH薄膜透过率由作用产生的激光等离子体电子密度决定; 功率密度为1.0×1014 W/cm2的激光与CH薄膜作用下，入射激光能量脉冲前沿与薄膜作用产生激光等离子体; 在200 ps时，激光等离子体电子密度稀疏到临界密度以下，激光开始透过等离子体; 在700 ps后，等离子体密度远低于临界密度，激光完全透过激光等离子体。

采用紫外-可见光谱、X-射线光电子能谱、电子自旋共振谱及质谱等实验手段研究了固态含能材料六硝基菧(HNS)在365 nm紫外光照下的光解机理。HNS的乙腈溶液被紫外光照射后，在310 nm和350 nm处出现了两个新的吸收峰。X-射线光电子能谱实验中，N元素和O元素的窄谱图分别在401 eV和528 eV处出现了新峰。质谱分析则显示在质荷比403和329处出现了两个新的特征离子峰。实验结果表明: C—NO2键断裂、分子中—NO2基团异构化为亚硝基，以及随后的NO消去等过程均可能发生在六硝基菧的紫外光解反应过程中。

在惯性约束聚变研究中，内爆热斑离子温度反映了热斑能量的高低，对内爆对称性和内爆速度等物理量十分敏感，是理解内爆物理过程不可或缺的重要参数。介绍了一种基于中子飞行时间法的ICF内爆热斑离子温度诊断技术。建立了一种采用塑料闪烁探测器作为中子测量器件的快时间响应中子飞行时间谱仪。谱仪输出时间波形的半高全宽小于1.1 ns，上升时间约为0.5 ns。描述了基于反卷积运算和低通滤波的飞行时间谱解谱方法。在神光Ⅲ原型装置较低的中子产额和离子温度条件下通过这种诊断技术成功获得了内爆热斑离子温度。

主动式冲击波双灵敏度精密诊断技术是惯性约束聚变物理实验精密化的关键技术之一，其主要功能是精密诊断惯性约束聚变中多个整形脉冲产生的冲击波加载、追赶的速度历程。对基于神光Ⅲ原型的成像型速度干涉仪技术进行了较全面的介绍。主要包括具有快速自校准能力的高分辨成像技术，束靶耦合物理对象分析与靶型设计技术，高置信度图像提取处理技术等关键技术。该系统空间分辨达到5 μm、时间分辨10~30 ps、测速不确定度小于2%，可对透明介质材料中的多次冲击过程进行连续测量。

对三台单光子计数CCD的能量响应特性和探测效率进行实验标定。采用标准放射源对CCD进行照射，将CCD图像进行统计处理后，得到CCD的能量响应曲线。响应曲线近似为线性，不同的CCD响应曲线斜率明显不同。编写了MATLAB程序对多像素事件进行处理，获得CCD的探测效率曲线。在不同的能点处，CCD的探测效率明显不同，在5.1 keV附近探测效率达到最大值。标定结果与XOP软件计算得到的吸收效率理论结果比较一致。该标定结果可用于超强激光打靶产生的Kα荧光光子产额和能谱的定量精确处理。

在神光Ⅲ原型激光装置上开展了Al材料在高压(大于10 GPa)、高应变率(106~108s-1)的情况下材料强度特性实验方法研究。实验采用“有机材料-真空间隙-样品”的靶构型(气库靶)对Al样品进行准等熵压缩,从而使Al样品的温度保持在熔点以下,材料仍具有强度特性。为了测量Al样品的RT不稳定性扰动增长,实验采用Ti作面背光材料,通过X光针孔成像获得样品的面向背光照相图像,获得了不同时刻RT不稳定性的增长因子,实验中采用连续相位板(CPP)对激光源进行了优化,提高了背光源和驱动源的均匀性。结果表明在现有高功率激光装置上可进行中Z材料的RT不稳定性增长测量,验证了通过RT不稳定性增长测量来研究高压高应变率条件下材料强度的可行性。

引入守恒格式的自相似解计算黑腔X射线能流时空分布，通过视角因子方法计算靶丸表面入射能流分布，从而进行惯性约束聚变辐射驱动时变对称性分析。分析了光斑运动、激光脉冲波形及靶丸装配偏差对靶丸辐照均匀性的影响。以二阶分量时间积分值为优化目标，最佳腔长计算值与内爆对称性调节实验结果相符，内爆腔靶组合参数扫描得到的最佳长径比与NIF目前实验值相当，模型有效性得到验证。

介绍了一种基于中等口径光斑的新型激光预处理技术。采用基频最大输出10 J的Nd: YAG调Q激光器，获得了直径5 mm、能量密度满足预处理需求的中等口径光斑。较之于小光斑处理方案，采用中等光斑进行扫描，可以显著压缩大口径光学元件的预处理总耗时。为了验证效果，搭建了实验平台，在陪镀片上开展了光斑扫描与损伤阈值测量实验，设计了合理的中等光斑预处理流程，并对阈值提升效果进行了验证。在此基础上，开展了正式元件的预处理实验，采用大行程二维电动位移台，对430 mm×430 mm口径的金属铪蒸发工艺高反膜元件进行了夹持和扫描。实验结果表明，经处理后的高反薄膜元件初步达到了27 J/cm2的阈值水平，证明了该技术对薄膜抗损伤能力的提升效果。

初步分析了在建神光-Ⅲ主机装置下装模块空间对接过程，指出“对中”和“碰撞”问题是下装模块空间对接监测的关键技术。“对中”监测技术主要是将三维问题转换为二维问题，利用机器视觉扑捉特征点下装模块进行位置和姿态的判断。“碰撞”监测技术主要是利用下装模块装校过程发生碰撞必然产生“力”的作用的原理，监测碰撞点上各个方向作用力，间接反映碰撞发生程度，并将测量数据分析后反馈至对接平台执行，及时修正下装模块空间对接运动轨迹，实现了下装模块全过程的“轻碰撞”对接。

为满足惯性约束聚变(ICF)实验对激光驱动器高效三倍频能力的要求,对离线测量晶体角度相位匹配方案进行了优化。采取的主要优化措施是: 提高晶体准直技术能力; 降低模拟小口径激光输出变化对测量不稳定性的影响。通过理论分析和对实际测量结果的系统分析，得到了晶体离线测量的不确定度: 其中二倍频相位匹配角测量扩展不确定度为15.94 μrad，三倍频相位匹配角测量扩展不确定度为27.8 μrad，达到了较高的晶体离线测量精度要求。

为降低惯性约束聚变装置中大口径反射镜在重力作用下附加面型对光束质量的影响，对大口径反射镜镜背支撑技术进行了研究。经支撑结构优化，大口径反射镜由重力导致的附加面型从0.5 μm降为0.26 μm。对大口径反射镜镜体的打孔工艺、镜体与支撑架联接工艺及镜架结构进行了研究，并加工了样机进行验证，从实际测试结果来看，采用的反射镜打孔及粘结工艺对反射镜面型的影响可以忽略，反射镜镜架结构可以满足反射镜支撑要求，反射镜采用背支撑技术可以有效降低重力带来的附加波前。

通过离线实验指出了神光Ⅲ主机装置联机调试阶段中限制系统隔离比提高的主要因素来自于转角体结构中反射膜引入的退偏效应。从膜系理论出发建立了神光Ⅲ主机装置中的转角体结构的反射系数的计算模型，进而通过计算指出了退偏效应的主要来源是反射膜层厚度的偏差，然后通过数值计算与离线实验结果的对比确定了转角体结构中各个反射镜的反射系数。由此得到了转角体结构的总反射系数及其造成的神光Ⅲ主机装置系统隔离比的提升上限和进一步提升系统隔离比的思路。

利用模拟美国国家点火装置(NIF)终端光学组件光路排布的检测平台，测试了熔石英光学元件表面不同尺寸、不同密度修复坑对光束焦斑能量所造成的影响。实验结果表明，在修复坑密度较小时，能量损失率和修复坑密度呈线性相关，密度达到一定值后则达到饱和，修复坑尺寸对能量损失率随密度的增长速度造成影响，修复坑尺寸越大，能量损失率随密度的增长越快。按照NIF装置3%束间功率平衡的技术指标，要求修复坑密度必须控制在2 cm-2以下。

为了获得连续相位板(CPP)焦斑的外形尺寸，提出一种焦斑边缘轮廓的提取方法。连续相位板焦斑图像内部梯度起伏较大，直接应用传统边缘检测方法，易形成内部伪边缘。通过对焦斑图像依次作梯度处理、阈值分割、空间扫描和椭圆拟合，可以有效地获取焦斑边缘轮廓。比较了分别采用Laplace,Sobel,Krisch,Log算子进行梯度处理的提取结果，结果表明: 采用Krisch算子，焦斑边缘轮廓提取的结果更稳定可靠。比较了阈值分割时不同阈值情况下的提取结果，表明阈值选取在背景梯度均值的110倍至180倍时，焦斑边缘轮廓提取结果比较可靠。

提出了一种大口径干涉仪标准镜绝对面形精度的传递方法，在已知一台干涉仪参考镜绝对面形的前提下，可向待测标准镜进行精度传递。由于检测温度与使用温度的不同，待测标准镜在另一台干涉仪作参考镜时，绝对面形会发生变化，变化集中在离焦量上; 在待测标准镜使用状态下，通过对经典三板互检法得到的竖直方向直线绝对面形的分析，得到标准镜使用状态离焦量的估计，以此修正直接精度传递结果，最终得到待测标准镜使用状态下的绝对面形。比较同一块光学元件在两台干涉仪上标定前和标定后的测量结果，标定后的面形差值更小且分布一致性更好，证明了本方法的有效性和可行性。

针对大口径高通量实验平台面朝上反射镜表面发生的颗粒污染物沉积和损伤现象，提出了一种基于在线监测系统的在线洁净控制方法。通过搭建风刀系统实现了反射镜表面颗粒污染物在线有效洁净处理，利用风帘实现了反射镜表面颗粒污染物在线有效洁净维持，采用图像处理系统快速地实现了在线洁净处理效果的准确评估。实验结果表明，采用风刀吹扫能够减少元件表面颗粒污染物，使用风帘可以有效阻滞颗粒污染物沉降，可应用于反射镜在线洁净维持。

基于抛光所引起的熔石英元件表面、亚表面所存在的损伤前驱体分布，研究了不同种类的损伤前驱体所引起的损伤形貌。然后根据不同种类的损伤前驱体分别采用表面活性剂、强氧化性酸、氢氟酸的水溶液对不同的损伤前驱体进行处理。研究结果显示: 经过前期预先清洗以后，吸收性杂质所导致的雾状损伤得以消除，亚表面分布的裂纹得以很好地平滑钝化，极大地提升了熔石英光学元件的抗损伤性能，损伤阈值从4.8 J/cm2提高到11.0 J/cm2,最大提升幅度达到原来的2.3倍。

研究了单点金刚石超精密车削技术(SPDT)加工靶丸微孔中的精度控制方法，建立了靶丸微孔加工误差的仿真模型，并理论分析了不同误差因素对微孔尺寸误差的影响规律; 根据误差分析结果提出了基于刀具阶梯进给运动方式的微孔精度控制方法，用以控制靶丸微孔精度; 在单点金刚石超精密车床上进行了辉光放电聚合物(GDP)靶丸微孔的车削实验，实验结果表明: 采用该精度控制方法，靶丸微孔尺寸误差和圆度误差分别降低了70.7%和87.5%，实验结果表明了所提出方法的有效性。

背光阴影成像是表征ICF冷冻靶燃料冰层的有效方法。基于背光阴影成像技术，冷冻靶燃料冰层原位表征技术能原位实时监测靶丸内燃料气体相变与冰层均化过程，得到打靶零前时刻燃料冰层厚度和粗糙度信息，为物理实验提供准确参数。在冷冻靶制备实验中，根据背光阴影成像的光线追迹模型和实验测得的阴影图像中的亮环位置，计算得到了均化后冷冻靶中燃料冰层的厚度以及内表面粗糙度。

以间苯二酚-甲醛为前驱体，通过加入P123以增强有机气骨架的方法，采用常压干燥技术制备碳气凝胶电极材料，有机凝胶在干燥过程中收缩率极大降低。通过二氧化碳活化法对常压干燥获得的碳气凝胶孔结构进行了调控。研究了不同温度对其结构的影响，获得了最高比表面积达3544 m2/g的碳气凝胶。6 mol/L的KOH电解液中测试表明，常压干燥碳气凝胶具有稳定的充放电性能，随着活化温度的升高，比容量逐渐增加，最高比电容可达261 F/g。常压干燥技术制备的碳气凝胶电极材料在降低生产成本的同时，仍具有理想的电化学性能。

采用稳定自由基聚合法合成了锗掺杂聚苯乙烯类聚合物，并利用聚合物溶液的热致相分离原理和冷冻干燥技术制备出具有多孔结构的锗掺杂泡沫材料。通过核磁共振氢谱、等离子体发射光谱及扫描电镜等测试手段表征了聚合物分子和泡沫结构。结果表明，聚合物分子具有极窄的分子量分布，锗掺杂原子分数为2.6%; 泡沫具有多孔网络结构和薄片状骨架，骨架间的孔洞尺寸为1~10 μm，泡沫骨架随密度的降低趋于细化，孔洞变大。

基于自主研制的平面冷冻靶打靶系统及微管注入法充气/冷冻技术，探讨了不同充气速率对平面冷冻靶制备的影响。研究表明: 随着充气速率的减小，靶盒内氢气压强的变化速率越小，液化过程越明显，并且持续的时间越长; 充气速率越小，越能准确测量液氢在该温度下的饱和蒸气压。同时，确定了最佳充气速率，建立了利用饱和蒸气压标定液氢温度的方法。研制的平面冷冻靶已经成功提供ICF物理实验。

金属纳米线阵列是X射线强辐射源研究中的重要材料之一，针对物理实验对纳米线阵列结构尺寸的特殊要求，采用集束热拉伸法制备了包埋高度取向的聚苯乙烯微纳米线有序阵列的聚乙烯复合丝，经切片、选择性溶解等后处理得到多孔聚乙烯模板材料。光学显微镜及扫描电镜(SEM)观测表明，模板中的小孔呈较规则的阵列结构分布，其孔径可在200 nm到几十μm之间调节，孔间距可在1 μm到几十μm之间调节。通过比较实验的预设值和实测值表明，该方法可以实现对模板结构尺寸的设计和控制，进而将实现对纳米线阵列的尺寸控制。

论述了基于反应离子深刻蚀技术加工惯性约束聚变(ICF)靶的硅支撑冷却臂。利用扫描电子显微镜、白光干涉仪和视觉显微系统等对所制备的硅支撑冷却臂的形貌、侧壁陡直度和卡爪径向形变量等参数进行了表征分析。分析结果表明，硅支撑冷却臂的侧壁陡直度大于88°，卡爪径向形变量大于20 μm，符合靶的设计要求。

选取纯度较高的1100铝棒作为加工模芯的原材料，利用金刚石车床精加工出表面粗糙度均方根值小于20 nm的铝模芯，采用磁控溅射的方法在铝模芯上制备厚度大于5 μm的铜防护层，得到铝铜复合芯轴。对制备的铜防护层的表面微观结构、结晶性能、厚度一致性进行了分析测试，结果表明磁控溅射法制备的铜防护层沿(111)面择优生长，表面粗糙度均方根值小于30 nm，厚度一致性优于95%，圆柱度小于1 μm。镀层与基底结合力强，可满足大厚度黑腔涂层的制备需求。

可控核聚变反应是科学家用来解决能源缺乏和发展可持续能源的理想途径，为此美国开展了惯性约束聚变(ICF)研究，建设了国家点火装置(NIF)，旨在实验室演示核聚变反应，为惯性约束聚变能(IFE)发展指明方向。制靶是NIF点火工程三大主体之一，如何制备满足设计需求的靶丸成为科学家不懈努力的追求目标。详细介绍了NIF工程中主要候选Be靶丸需求背景、研究现状、Be靶优势、靶参数设计要点、靶丸制备技术，以及制靶过程中存在的关键技术问题，为我国Be靶制备及制靶能力建设提供参考信息。

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的均匀掺杂，采用溶胶-凝胶技术结合炉内成球法，以钛酸四丁酯为掺杂剂，对钛掺杂玻璃溶胶-钛掺杂玻璃凝胶-钛掺杂干凝胶粒子-钛掺杂空心玻璃微球(Ti-HGM)这一掺钛空心玻璃微球的制备方法进行了探索。实验结果表明: 掺钛效应使空心玻璃微球壁厚均匀性、同心度有所降低，但对壁厚、直径控制基本无影响; Ti与Si原子分数比为2.23%的Ti-HGM掺杂基本均匀，近70%微球的保气半寿命在一个月以上。

随着高功率激光器的飞速发展，ICF物理实验对聚苯乙烯(PS)-聚乙烯醇(PVA)双层空心微球的规格要求逐渐提高，直径要求将达到700～900 μm。针对该直径范围的PS-PVA双层空心微球，通过采用PS球臭氧化表面改性技术和搅拌桨叶轮结构优化技术，对传统乳液微封装法制备双层空心微球工艺进行了改进，臭氧化表面改性后PS固体核心发生憎水-亲水转变，提高了PS与PVA之间的作用强度; 搅拌桨叶轮结构优化，改善了体系容器内溶液流场均匀性，使得微球在整个体系中的运动相对平稳，从而初步制得了直径范围在700～900 μm的双层空心微球。

采用“纳米装填”技术和“熔化渗透”工艺成功制备了氢容量在硼氢化锂质量分数80%以上的硼氢化锂/碳气凝胶复合材料。并用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外透射光谱等手段表征了复合材料的结构与性能。发现硼氢化锂填充了碳气凝胶骨架孔隙的90%以上，形成均匀的复合材料。研究了复合材料的形成机制，发现硼氢化锂先进入碳气凝胶骨架的小孔，再逐渐填充大孔。这有利于材料晶粒的细化，提高吸放氢性能，减少结构缺陷。经放氢动力学测试表明，LiBH4/CRF复合材料的放氢速率是文献中LiBH4与活性炭的球磨样品的5倍。

利用对溴苯乙烯与苯乙烯的自由基共聚反应成功制备了溴掺杂CH聚合物靶材料，溴原子的原子分数通过对溴苯乙烯和苯乙烯的投料比调节，已经合成了溴代原子分数0.6%~4.2%的掺溴靶材料。通过热重和凝胶渗透色谱仪测试了薄膜的热分解温度和聚合物的分子量，聚合物的热分解温度达到385 ℃，重均分子量达到41.5万，由其通过浇铸法制备的调制薄膜具有很好的韧性。

作为柱腔填充材料，泡沫材料在装配后的形变特征是重要参数，需要精确表征。光学干涉技术可以获得样品表面以下1~2 mm深度内的层析结构图像，进而获得相关形变特征信息。利用光学干涉技术开展了对柱腔内泡沫质量的表征研究。搭建了一套基于低相干光源的光纤干涉系统，得到了装配后泡沫的二维和三维内部结构图像，空间测量分辨率好于10 μm。通过泡沫图像检测出萃取后存在表面或内部形变的泡沫样品，为装配后泡沫质量的表征提供了依据。

针对高功率激光装置所需的大口径光学元件，进行了小工具数控抛光中频误差控制工艺研究。对数控加工过程中卷积效应对中频误差的影响进行分析，并建立了残余误差分析模型，对卷积效应所引入的残余误差进行定量分析。利用该模型对中频误差修正工艺参数进行了仿真分析，并进行了修正工艺参数实验验证，确定了全面匀滑最优化参数。在最优化工艺参数的基础上，针对大口径光学元件开展了数控抛光中频误差控制工艺实验验证，使400 mm口径平面窗口元件加工精度达到透射波前PV值为0.27λ，透射波前PSD1 RMS值为1.67 nm。该实验结果表明，通过400 mm口径平面窗口元件的中频PSD1控制技术研究，使窗口元件能够达到高功率激光装置对中频PSD1的指标要求。

针对光学元件高精度确定性加工，提出并实现了基于自适应步长算法实现离子束抛光轨迹段划分及进给速度求解。首先，对常规的等步长算法实现抛光轨迹段划分所存在的诸多问题进行了重点分析。其次，针对这些问题，提出了等效驻留时间轮廓计算方法及自适应步长算法，有效地避免了等步长法所存在的问题。然后，采用新算法对600 mm平面反射元件进行了实例计算，经加工后，元件98%口径内的面形精度峰谷(PV)值由110.22 nm(λ/5.7，λ=632.8 nm)收敛至4.81 nm(λ/131.6)。最后，基于自研的离子束抛光设备，实现了光学元件在100 mm口径内面形PV值小λ/70的超高面形精度。

在惯性约束聚变(ICF)研究过程中，焦面上聚焦光斑形态要求极为苛刻。基于离线测试平台，从实验上研究了各种应用误差对连续相位板(CPP)远场焦斑能量集中度的影响。得出光束旋转误差、口径误差、平移误差和倾斜误差在可控范围内CPP远场焦斑能量集中度均高于95%，其波动范围小于0.5%，CPP的容忍度较强。而实验畸变波前属于空间频率小于0.02 mm-1的低频波前，严重影响了CPP的整形能力，波前畸变是影响能量集中度高于90%的主要因素。

针对纳秒脉冲和飞秒脉冲不同的损伤机制，分别建立了两种多脉冲激光损伤模型。脉宽小于10 ps时，损伤是由于等离子体形成造成介质发生烧蚀所致，对此建立了基于电子密度演化方程的介质击穿模型; 脉宽大于100 ps时，损伤是由于热沉积造成介质发生熔融所致，对此建立了基于傅里叶热传导方程的介质热损伤模型。通过计算两种模型下激光参数和材料参数对多脉冲损伤的影响，发现由于损伤机理不同，不同参数对单脉冲损伤阈值和多脉冲损伤阈值的影响趋势不完全一致，敏感程度也不同。通过计算得到了与实验结果一致的多脉冲损伤阈值与脉冲数间关系，使定量预估多脉冲损伤阈值和元件使用寿命成为可能。

通过建立环形抛光的去除模型，从理论上分析了转速比、槽形、元件摆动对于抛光结果的影响，并分析了中频误差产生的原因。模拟结果表明: 转速比的差异会产生较大的低频误差，而中频误差会随着低频误差的降低而降低; 槽形是中频误差的主要来源，复杂的非对称不规律槽形使抛光路径复杂化，降低中频误差; 同时元件的小幅度摆动能够使抛光更加均匀，减小定心式抛光造成的元件表面规则状纹路结构，从而有效减小元件的中频误差。

研究了针对600 mm口径方形轻质碳化硅元件的数控抛光工艺过程，采用国产OP1000数控研磨抛光机床对一块600 mm×480 mm的方形碳化硅元件进行数控抛光加工。在经过两周的加工时间，碳化硅光学元件的通光口径均方根(RMS)值收敛到了35 nm(大约为λ/18，λ=632.8 nm)。在加工过程中针对大口径椭圆形碳化硅反射镜采用了合适的加工参数优化，例如在加工过程中的不同阶段选择了不同颗粒度的金刚石微粉作为特定阶段的抛光辅料以保证光学元件的表面粗糙度。对计算机控制数控加工技术的快速收敛过程也进行了阐释。

基于环摆双面抛光技术，研究了3 mm厚大口径超薄元件的双面抛光加工工艺。通过对双面抛光原理的分析，对转速比、抛光垫面形、抛光液等工艺参数上作了优化，并通过加工模拟进行验证。通过工件环分离器减薄技术解决了3 mm厚超薄元件的装夹问题。在SYP152双面主动抛光机上进行了加工工艺实验，通过调节转速比实现3 mm厚大口径超薄元件面形的高效收敛，验证了加工的可行性，并且达到了面形精度优于1.5λ(λ=632.8 nm)、表面粗糙度优于1 nm的技术水平。

观察到了光学基片和薄膜元器在准连续激光辐照下发生了预处理效应。在532 nm和355 nm激光辐照下，许多样品的弱吸收值呈现出一个相似的下降曲线(ADC); 但在1064 nm激光辐照下没有此现象。为了解释和进一步理解该现象，合理假设该现象与辐射总能量密度有关，以此建立了一个唯象模型，并进行了一系列推算。推算结论指出: ADC的初始部分形状更多与具体发生的激光预处理机制有关，而尾部形状更多是由于高斯光分布所致; 归一化后的ADC以及归一化后的上渐近线，将成为多个ADC曲线之间进行比较的天然度量衡。这些推论得到了实验数据的支持。

光学元件的中高频误差一般采用功率谱密度(PSD)表示，其划分为PSD1和PSD2两个频段。针对目前国内外研究较少的PSD2频段误差，分析和实验研究了其潜在的影响因素。采用沥青和聚氨酯盘抛光熔石英元件的实验结果显示: 小工具数控相比传统全口径抛光并未增大PSD2误差，而抛光盘材质对PSD2误差具有决定性的影响。沥青盘在抑制PSD2误差方向具有较好的优越性，工件表面的PSD2指标能够满足要求，而聚氨酯抛光元件表面的PSD2误差则较高。针对这一问题，提出采用固结金刚石丸片修整聚氨酯垫，通过细化金刚石颗粒获得了合格的PSD2指标。

对大口径连续相位板(CPP)在子孔径拼接检测过程中存在的几种影响检测精度的主要因素,包括定位误差、系统误差和拼接模式等进行了归纳并分析了其对检测精度的影响权重。通过对子孔径重叠区域分布的均匀性计算，分析了检测误差对拼接质量的影响。结果表明，定位误差是影响CPP拼接精度的主要原因，而对系统误差进行有效处理可以进一步减小重叠区非均匀性，拼接模式的选择对CPP的拼接结果的影响有限。通过CPP深度特性对重叠区域均匀性的统计分析表明，在像素级别的检测中，重叠区域均方根残差随着CPP深度的增加而线性增加，即拼接精度随CPP深度的增加而降低。

大口径光学元件中频波前的准确评价已成为高功率激光系统中关注的焦点，元件中频波前均方根值是重要评价指标之一。根据波前中频检测频段及波前检测设备频响特性，将波前的中频区域分为两个检测频段，分别采用干涉仪和光学轮廓仪实现了中频波前均方根值的检测。采用大口径干涉仪可实现全口径波前中频区域低频段波前的检测，通过比对大口径干涉仪和采用小口径干涉仪结合分块融合平均方法的检测结果，提出采用分块融合平均方法也可检测相应频段全口径波前均方根。采用光学轮廓仪通过离散采样的方法检测大口径元件中频区域高频段波前均方根，针对不同离散采样方式的实验结果表明: 3×3的采样方式能满足对410 mm×410 mm口径元件中频区域高频段波前均方根的检测。

激光预处理是提高激光薄膜抗激光损伤阈值的重要手段。对电子束蒸发方式镀制的HfO2/SiO2反射膜采用大口径激光进行了辐照，并采用激光量热计测量了激光辐射前后的弱吸收值。采用聚焦离子束(FIB)技术分析了激光辐照后薄膜的损伤形态并探究了损伤原因，首次采用扫描电镜拍摄到了节瘤部分喷发时的形貌图，并对其进行了FIB分析，为进一步了解节瘤的损伤过程提供了依据。实验发现，激光辐照过后的激光薄膜弱吸收明显降低，激光预处理有效减少了引起薄膜吸收的缺陷，存在明显的清洗效应; 在本实验采用的HfO2/SiO2反射膜中，激光预处理技术对于祛除位于基底上种子形成的节瘤是有效的，原因是激光辐射过后该节瘤进行了预喷发并不会对后续激光产生影响; 而激光预处理技术对位于膜层中间的可能是镀膜过程中材料飞溅引起的缺陷是无效的，需要通过其他手段对该类节瘤进行祛除。

为了准确测试和评价大口径连续相位板(CPP)元件的远场光强性能，根据激光装置需求建立了351 nm波长下大口径CPP远场光强离线测试系统，开展了330 mm × 330 mm口径CPP元件测试实验，并与标量衍射计算结果进行对比，分析了系统的测试重复性和测试精度。实测系统远场弥散斑大小为2.9倍衍射极限，可测试最大口径为圆形600 mm和方形430 mm × 430 mm。测试系统在焦点±2 mm范围内的能量集中度测试重复性优于0.2 %。计算和实验焦斑形貌及分布吻合，实测能量集中度比计算结果小0.85%、焦斑半径大13 μm左右，差异由实测系统的时间匀滑作用引起，可通过缩短曝光时间和减小系统像差等措施进一步提高测试精度。

对KDP晶体旋转涂膜过程中的技术问题进行了探讨，包括元件夹持安全性、膜层均匀性、膜层透射比、膜层疏水性能、膜层激光损伤阈值等。分析了晶体元件加速旋转阶段的受力情况，明确了KDP晶体元件在旋涂操作过程中受力状态的安全性。对不同溶剂体系的膜层均匀性进行了判断，在400 mm尺寸的元件上获得了透射比均匀性为0.3%的减反膜。对溶胶进行稳态剪切流变分析得知，在现有的涂膜转速 (对应剪切速率100~200 s-1)范围内，其粘度随着剪切速率的增加几乎不变，近似牛顿流体。在旋涂过程中，处于基底不同位置的溶胶的粘度大致相等，这是影响膜层均匀性的重要原因之一。膜层疏水性能较好，水接触角测试结果大于152°。在SiO2基底上制备的减反膜，1053 nm处透射比大于99.8%。在熔石英基片上制备的三倍频减反膜样品的激光损伤阈值约为10 J/cm2(355 nm, 3 ns)。