定量分析光纤阵列位移及指向扰动偏差对合束激光光束质量因子M²的影响规律是实现合束激光光束质量有效控制的前提。根据衍射积分推导了紧凑型光谱组束系统中光纤阵列存在不同位移、指向扰动时合束激光的远场光强分布，利用Heisenberg不确定性原理推导出了合束激光光束质量因子M²的表达式。在恒定的子束数目下，分析了单路/多路光束分别存在位移、指向扰动偏差时合束激光光束质量因子M²的变化情况，并在一定的随机位移、指向扰动偏差下对不同子束数量的合束激光的光束质量因子M²进行了误差分析。结果显示：合束激光光束质量因子M²对沿光纤端面水平（x轴）方向的扰动量最为敏感，需要控制在微米量级；确定了光纤阵列的不同扰动量与合束激光光束质量因子M²之间的定量关系，给出了光纤阵列位移、指向精度控制要求；当参与合束的子束数量超过23束时，在特定的随机扰动量下，合束激光的光束质量因子M²的统计均值分别趋向各自的稳定值1.37、1.34、1.25，而标准差分别趋于0.05、0.06、0.04。

高效宽带的三次谐波转换是激光惯性约束聚变驱动器的关键技术之一。超辐射光的宽带特性以及宽、窄带和频方案为这一研究提供了新的实现途径。本文基于超辐射光特性,建立了其三倍频过程数值计算模型,并分析了时间高相干基频光与超辐射倍频光和频的效率和光谱特性演化。与超辐射光直接三倍频相比,宽、窄和频方案能够有效地减小群速度失配对超辐射光三倍频效率的影响,可以将超辐射光三倍频效率提升至44%,输出三倍频带宽可达到1.9 THz,该结果可指导超辐射光三倍频系统的设计与相关实验研究。

利用神光Ⅱ升级装置的三倍频激光参数精密诊断系统, 对类美国国家点火装置(NIF)的激光驱动器在高通量状态下的空间、时间及能量等三倍频激光参数进行了测量, 并通过提高近场分辨率, 对在终端光学系统石英元件加工过程中引入的相位型周期结构进行了确认。对高通量状态下终端光学系统的远场聚焦能力和近场传输调制特性进行了研究。结果表明, 相位型周期结构是引起三倍频近场调制增强的重要原因之一。

Based on the mass fraction of 65% deuterated DKDP crystals, the fourth harmonic conversion of 1053 nm laser is realized under the condition of noncritical phase matching (NCPM). The experimentally measured crystal temperature is 29.4 ℃ and the acceptance angle width of the crystals under the NCPM condition is around 55 mrad. Effects of the deuterated amount and the temperature of the DKDP crystals in the process of NCPM on the fourth harmonic conversion are theoretically analyzed. The relationship between the deuterated amount and temperature and the changing of the fourth harmonic conversion efficiency versus the double frequency light intensity are numerically simulated. These results provide a theoretical basis for the application of fourth harmonic laser in the high power laser system.

利用质量分数为65%的掺氘DKDP晶体实现了1053 nm激光在非临界相位匹配(NCPM)条件下的四次谐波转换，实验测得NCPM条件下晶体温度为29.4 ℃、晶体接收角宽约为55 mrad。理论分析了NCPM过程中DKDP晶体掺氘量和温度对四次谐波转换的影响，数值模拟了四次谐波转换过程中晶体掺氘量和温度的关系以及四倍频转换效率随倍频光强的变化，这些结果为四倍频光在高功率激光系统中的应用提供了理论依据。