在神光III原型装置上，利用8束三倍频（351.0 nm）激光注入充气黑腔产生大尺度高温等离子体并激发高水平受激布里渊散射（SBS）过程。利用1束四倍频（263.3 nm）探针束和1套广角汤姆逊散射诊断系统，获得了三倍频激光SBS过程驱动的离子声波的超热相干汤姆逊散射（STS）光谱。通过对STS光谱和背向SBS光谱进行联合分析，揭示了SBS的时空演化过程。

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明，电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制，密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动，密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度，因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中，电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法，对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。

激光聚变有望一劳永逸地解决人类的能源问题，因而受到国际社会的普遍重视，一直是国际研究的前沿热点。目前实现激光惯性约束聚变所面临的最大科学障碍（属于内禀困难）是对内爆过程中高能量密度流体力学不稳定性引起的非线性流动的有效控制，对其研究涵盖高能量密度物理、等离子体物理、流体力学、计算科学、强冲击物理和高压原子物理等多个学科，同时还要具备大规模多物理多尺度多介质流动的数值模拟能力和高功率大型激光装置等研究条件。作为新兴研究课题，高能量密度非线性流动问题充满了各种新奇的现象亟待探索。此外，流体力学不稳定性及其引起的湍流混合，还是天体物理现象（如星系碰撞与合并、恒星演化、原始恒星的形成以及超新星爆炸）中的重要过程，涉及天体物理的一些核心研究内容。本文首先综述了高能量密度非线性流动研究的现状和进展，梳理了其中的挑战和机遇。然后介绍了传统中心点火激光聚变内爆过程发生的主要流体力学不稳定性，在大量分解和综合物理研究基础上，凝练出了目前制约美国国家点火装置（NIF）内爆性能的主要流体不稳定性问题。接下来，总结了国外激光聚变流体不稳定性实验物理的研究概况。最后，展示了内爆物理团队近些年在激光聚变内爆流体不稳定性基础性问题方面的主要研究进展。该团队一直从事激光聚变内爆非线性流动研究与控制，以及聚变靶物理研究与设计，注重理论探索和实验研究相结合，近年来在内爆重要流体力学不稳定性问题的解析理论、数值模拟和激光装置实验设计与数据分析等方面取得了一系列重要成果，有力地推动了该研究方向在国内的发展。

在激光间接驱动的惯性约束聚变（ICF）中，高强度激光与低密度等离子体发生相互作用，会激发两种受激散射过程：受激布里渊散射和受激拉曼散射。它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子，从而危害聚变点火过程。因此，理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法，是ICF研究中重点关注的问题。介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型，以及这些模型在实验数据分析中的具体应用。这些理论模型与实验研究一起，为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用。

对国内激光惯性约束聚变（ICF）领域高时空分辨技术的最新进展进行了比较全面的介绍。针对热斑诊断时间分辨优于10 ps、空间分辨优于10 μm、能区10～30 keV的需求，从光学、X射线、核诊断和计算成像几个角度，比较系统地介绍了最新的进展。光学领域主要介绍基于泵浦探测技术的全光扫描和全光分幅技术。全光扫描技术的时间分辨可以达到200 fs，全光分幅的时间分辨可以达到5 ps，空间分辨可以达到5 μm。该系统的主要部件为光学器件，在ICF未来的强电磁、强电离环境下有很好的应用前景。X射线系统主要介绍最近几年发展的高分辨KB显微镜，其采用STTS构型，可将空间分辨提高到3 μm，满足当前高分辨的需求。漂移管技术的时间分辨可以达到10 ps，作为一种正在发展的技术，对此进行了较为全面的分析。中子成像系统主要介绍了高空间分辨的记录系统以及对应的瞄准技术的进展，其空间分辨可以达到20～25 μm。计算成像作为一个全新的分支，最近引起了ICF领域的广泛关注。着重介绍了三维光场技术和在高时空分辨领域有很好应用前景的压缩感知超快成像（CUP）技术，对其可能在ICF领域中的应用提出了设想。

介绍了惯性约束聚变研究中X射线线谱诊断与各物理量之间关系，并对X射线晶体谱仪诊断方式及诊断原理进行了简要说明。针对不同类型诊断，介绍了常用不同类型衍射晶体的作用与原理。此外，介绍了最近开展的一种新型变锥面弯晶X射线诊断方法研究，此方法拥有高集光效率的同时，保证了后端接收装置的精巧耦合，减小了像差。以变锥面弯晶衍射特性研究为出发点，开发了一个X射线任意面型晶体衍射追迹仿真软件X-Chase，并以国内某大型激光装置类H、类He线的变锥面晶体诊断为例进行了计算演示，数值模拟结果显示了变锥面晶体具有很好的聚焦效果。

条纹相机（包括X射线条纹相机和可见光光学条纹相机）是一种高时空分辨的诊断设备，在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验研究中具有非常重要的应用。介绍了当今国内外激光聚变领域获得广泛应用的两种主要类型条纹相机的技术性能以及各自的技术特点，它们分别采用了同轴电极双聚焦电子光学扫描变像管和双板电极电子光学扫描管。在技术指标方面，重点论述了条纹相机动态范围的判据，分析了激光聚变实验对条纹相机动态范围的需求，介绍了当今国际上高性能条纹相机动态范围指标的现状。文章也介绍了和条纹相机发展应用相关的几项重要技术进展，这些进展包括先进光时标、抗辐射加固记录系统和抑制相机背景噪声的阴极选通技术。

在激光惯性约束聚变（ICF）研究中，通过X光高速摄影获取的图像数据能够反映等离子体中由于做功和能量输运导致的流体状态的时空演化信息，与之相关的诊断技术与工程研究一直以来都是ICF诊断能力建设的重要组成部分。介绍了作为我国ICF工程的主要实施单位之一，中国工程物理研究院激光聚变研究中心近年来在X光高速摄影技术研究方面取得重要进展，包括：（1）面向神光系列激光装置，开发了系列工程化的100 ps曝光高速摄影相机，整体达到国际先进水平，并在高灵敏探测、透射式带通滤波和结构小型化等方面形成中国特色；（2）提出微扫描门控、同视扫描分幅等10 ps曝光X光高速摄影新技术，为突破时间分辨瓶颈做出有益尝试；（3）在国内率先开展抗辐射加固高速摄影相机理论设计、技术验证与工程设计；（4）针对激光聚变靶碎片对设备安全的威胁，在国内首次开展靶碎片的理论建模与仿真研究，并开展首次验证实验，取得重要进展。

惯性约束聚变实验对数据测量精度有着很高的要求，诊断设备需要向绝对测量的方向发展，对标定提出了很高的要求。北京同步辐射装置（BSRF）提供了良好的标定光源，其光源特性，如高次谐波份额的数值研究，对标定工作和ICF精密诊断十分重要。通过测量BSRF上4B7B光束线的软X射线源上带有或不带有滤片的标准探测器的电流，研究了不同滤片对单色X射线的透射率曲线，并建立了拟合的理论透射率曲线。根据数据分析，计算出单色光源中二次谐波的比例。实验结果显示，二次谐波在软X射线能段主要集中在180~300 eV以及450~800 eV，所占份额大部分在15%以下，最大可达到25%左右。利用测量的高次谐波份额，开展了对平响应滤片透过率以及X射线二极管灵敏度的修正工作，修正后的结果和理论相符，极大地提高了诊断设备精密诊断能力。完整的理论模型和实验相互验证，说明基于滤片的高次谐波份额测量技术目前已经成熟并且具有广阔的应用前景。