基于纳秒高功率激光辐照高原子序数靶材产生的等离子体M壳层X射线辐射, 利用椭圆柱面晶体谱仪进行薄膜单晶Si样品的K边X射线吸收近边结构谱(XANES)静态实验研究；通过详细介绍实验方案, 分析椭圆柱面晶体谱仪的原理, 得到谱仪的位置-能量色散关系, 并对Au、Lu、Yb、Dy、Ta、Co 这6种靶材产生的等离子体X射线光谱进行比较。结果表明：通过比较这6种靶材产生的等离子体X射线光谱后发现, 在Si的K边(1839 eV)附近, Lu、Yb、Dy靶材的激光等离子体M壳层辐射相对其他几种靶材具有较高的光谱亮度, 对应的XANES的信噪比较好；实验获得的XANES与FEFF9.0软件计算结果基本符合, 验证了单发获得的静态实验数据是可靠的。

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器(1053 nm,1 kJ,1 ns)驱动固体靶材产生X射线,然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术,成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下,Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力,为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。

为了获取强激光驱动产生的X射线光源焦斑尺寸和空间分辨率, 设计了刃边及双网格方法, 其中刃边厚度为0.2 μm, 双网格分别为400目铜网格和394 lp/cm的镍网, 利用X射线CCD作为探测元件。Ti宝石激光在能量1 J、脉宽40 fs、频率10 Hz、激光功率密度约为4.4×1018 W/cm2的条件下, 重复频率加载圆盘Cu靶。在中国工程物理研究院25 TW激光装置上首次获得了X射线的焦斑及网格图像, 并推算了该装置的X射线焦斑尺寸为43 μm, 而网格空间分辨力为34 μm。结果表明该刃边及双网格方法适合强激光驱动产生的X射线焦斑尺寸测定。

基于热流固多物理场耦合模型，仿真分析了高功率大口径薄片激光器冷却和抽运过程中的流动、对流扩散和热传导过程，对冷却液流场分布和工作物质温度场分布进行了分析，研究了抽运功率、冷却液流速对激光工作物质温度场分布的影响。仿真结果表明：冷却液流动、热传导和对流扩散引起冷却液温度在流动方向上逐渐升高，激光工作物质的温度在冷却液流动方向呈非对称分布，对称轴上的最高温度点在冷却液流动方向偏离激光工作物质轴心。激光工作物质在冷却液流动方向的对称轴的入口段与出口段的温差随抽运功率呈线性变化，随冷却液流速呈非线性变化。实验测量结果与模拟结果相一致。

针对高功率、大口径薄片激光器, 提出了采用半导体制冷片阵列对薄片激光介质进行分区域主动冷却的方法, 通过调节各单元半导体制冷片的工作电压, 改变阵列的冷却效率分布, 实现了对薄片激光介质的局部温度的控制, 进而使得薄片介质的横向温度分布均匀, 降低了热效应的影响, 为薄片激光器的冷却设计提供了新思路, 并通过实验验证了该方法的可行性。