利用边缘光线原理设计了基于非成像反射腔的棒状放大器，采用相同氙灯放电参数和钕玻璃棒尺寸，数值模拟了成像和非成像两种不同反射腔作用下放大器钕玻璃棒的储能密度，并实验研究了小信号增益系数，模拟和实验结果吻合度较高。非成像反射腔具有特殊光学结构，能够反射全部抽运光至钕玻璃棒表面，从而提升光电转换效率，减少废热产生，提高抽运效率和放大器增益性能，使放大器更加高效、经济。

针对非成像抽运方式，研究最大理论耦合效率下的抽运腔结构。采用边缘光线原理和定绳法设计了多灯非成像抽运腔，根据放大器的结构差异，设计了两种计算模型。在相同抽运能量下，对非成像抽运腔和成像椭圆腔中钕玻璃棒表面辐照度进行了数值模拟，结果表明,椭圆抽运腔的辐射光线存在氙灯的自吸收和氙灯相互间吸收的现象，影响了放大器的增益性能。非成像抽运腔的反射壁消除了氙灯自吸收，且减少了光线反射次数。因此，非成像抽运腔能够实现最大耦合效率和最佳的抽运均匀性。

According to the non-imaging pump style, pump cavity structure with the theoretical maximum coupling efficiency is researched. Multi-lamp non-imaging pump cavities are designed by edge-ray principle and constant string length method. Two calculation models are obtained through the difference of amplifier structures. The Nd∶glass surfaces illumination in the non-imaging and elliptical imaging pump cavity are simulated with the same pump energy. Results show that there are lamp self-absorption and mutualabsorption in the elliptical imaging pump cavity, which affects amplifier′s gain property. To non-imaging pump cavity, the reflector profile avoids light reflecting back to the lamp and reduces the number of reflections. Thus, non-imaging pump cavity can lead to the maximum coupling efficiency and the best pump uniformity.

By using N-S equations, RNG κ-ε model and discrete phase model of Euler-Lagrange method, numerical simulations on the removal trajectories of contaminant particles of different sizes and types on the mirror surface are conducted with the commercial software Fluent. Benefiting from the simulation results, a useful device which can capture and collect debris from the mirror surface online is built. Ultimately the efficiency of cleaning and cleanliness of transport mirrors are improved. And to some extent, the chances that contaminant particles go into the surrounding environment and further pollute other optical components are reduced.

利用计算流体动力学（CFD）技术，对有机污染物在空间滤波器内的扩散情况进行了数值模拟，得到了在不同洁净控制设计方案下，有机污染物物在空间滤波器真空系统中随扩散时间的浓度分布情况，而后在优选设计的基础上对模型进一步优化，最终减少了有机污染物对空间滤波器内光学元器件的污染，对于实现高功率激光装置的高效、精密运行具有重要意义。

利用Fluent软件，以N-S方程和RNG κ-ε 模型为基础，采用离散相模型,对风刀吹扫去除传输镜表面颗粒物污染物的流场，以及吹扫去除过程中颗粒物的运动轨迹进行了模拟，并基于模拟仿真结果搭建了颗粒物污染捕捉和收集的装置，最终提高了传输镜表面污染物的清除效率和洁净度，并且在一定程度上避免了吹扫过程中污染物颗粒进入周围环境以造成对其他光学元器件的污染。

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头表面进行了强化处理，通过拉伸实验对激光冲击处理前后焊接接头试样拉伸力学性能进行了分析，用扫描电镜和能谱分析仪观察了其断口形貌与化学成分组成，并对其断裂机理进行了探讨。实验结果表明，原始状态的X80管线钢焊接接头具有连续屈服特征，无明显的屈服平台，延伸率比较高，拉伸断口出现明显的分层开裂；激光冲击处理后X80管线钢焊接接头的强度并未得到加强，韧窝尺寸与深度变大，其断裂拉伸性能得到改善。

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行强化处理，进行了低温冲击韧性试验，分析了激光冲击处理后显微组织的有效晶粒度，用扫描电镜观察断口形貌，研究激光冲击处理对X70管线钢焊接接头冲击韧性的影响机制。结果表明，激光冲击处理后X70管线钢焊接接头获得了均匀细小的铁素体晶粒，具有优异的冲击韧性；原始状态冲击断口为脆化特征。激光冲击处理经激光冲击处理后试样断口呈现韧化特征，改善了X70管线钢焊接接头的低温冲击性能，有利于提高管线钢使用的安全性。