受限于短脉冲泵浦源高峰值功率和高平均功率之间的矛盾, 以及短脉冲泵浦源芯径与光子晶体光纤芯径的较大差异, 现有的短脉冲白光超连续谱光源输出在200 W左右。基于短脉冲泵浦源工作频率和脉冲宽度的调节技术、高效的模场匹配技术等, 实现了kW级全光纤短脉冲泵浦源的稳定产生, 以及短脉冲泵浦源与光子晶体光纤纤芯之间的高效耦合, 产生了平均输出功率为563 W的高功率超连续谱光源, 为目前该领域公开报道的最高功率。

康普顿照相是用于压缩靶丸成像、诊断内爆压缩对称性的一种有效技术手段。如何屏蔽成像过程中的背景噪声是康普顿照相技术的重点问题，同时也是一个难点问题。分析了靶环境以及各种背景信号的来源，并提出了相应的屏蔽建议。通过分析可以看到，在中子产额小于1013 sr-1、压缩靶丸中心温度小于5 keV时，通过使用相应的屏蔽措施并采用合适的诊断措施和记录设备，可以把背景噪声降至109 sr-1以下，使康普顿照相中的面密度测量精度达到5%左右。

发射度是描述束流品质的重要物理量，根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上，提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 μm的多狭缝板对发射度为0.05 mm·mrad的激光尾场加速电子发射度进行测量，数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响，模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄，测量精度越高，反之，则越低。

啁啾脉冲频谱干涉仪是一种常用的高时间分辨连续测试仪器，但是时间分辨能力和测试量程之间的相互制约关系限制了其在超快变化、大时间尺度物理过程研究中的应用。利用线性啁啾脉冲序列和耦合光谱仪的条纹相机记录系统，设计了一种扫描频谱激光干涉仪。通过理论分析和数值模拟研究了扫描频谱激光干涉仪的工作原理，论证了其可行性，该干涉仪可以实现相位扰动信号的精确测量，且具有相当于啁啾脉冲频谱干涉仪的高时间分辨能力和数倍的测试量程。数值模拟分析了条纹相机采样时间对扫描频谱激光干涉仪测量结果的影响，发现在无噪声情况下，采样时间对测量结果的影响可以忽略，但是当存在数据噪声时，测量误差会随着采样时间的减小而增大。

采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响，结果表明采用不同的分布函数，最多可致正电子产额约3倍的差异，分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联，结果表明发散角模型对正电子产额影响不大，而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感，且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大，而当靶厚度超过2 mm时，发散角基本保持不变。此外，模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子γ份额比角分布的影响。

分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39，并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理，得到了质子及碳离子的径迹直径能量的响应曲线，可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据，得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中，通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度，利用本文给出的标定数据，确认了质子径迹，得到了实验的质子能谱。

通过理论分析，建立了超短超强激光与固体靶作用产生正电子的蒙特卡罗模拟模型及Geant4模拟程序。模拟研究了靶材料、靶厚度及超热电子温度等对正电子产额的影响，结果表明：对铝、铜、锡、钽、金、铅6种靶材料，金靶的正电子产额最高，是优秀的正电子产生靶；不同超热电子温度下存在不同的最佳靶厚度，在最佳靶厚度以下，正电子产额随靶厚度增长而增大，靶厚度取3 mm较为合适；超热电子温度越高，正电子产额也越高，提高激光强度是增加正电子产额的有效途径。模拟研究给出了正电子角分布及其能谱，结果显示，正电子发射明显前倾，从大于90°方向范围发射的正电子数量极少，且超热电子温度越高前倾特点越明显，能量呈类麦克斯韦分布，靶背法线方向出射的正电子的温度随超热电子温度升高而升高。

利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比诊断了靶内超热电子的温度, 即通过实验测量复合靶中两种不同材料荧光层辐射出的Kα特征线强度比, 结合ITS3.0程序模拟结果, 对超热电子温度进行诊断。将诊断结果与实验中利用电子磁谱仪测量的超热电子温度进行了比较, 二者基本一致。结果表明, 选取适当的荧光层靶厚, 可以利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比对靶内的超热电子温度进行诊断。

在SILEX-Ⅰ超短超强激光装置上, 研究了30 fs,1.0×1019 W/cm2超短超强激光脉冲与薄膜靶作用产生的发射光谱。对于3 μm厚的铜靶, 在激光沿靶面的镜面反射方向观测到二倍频和3/2倍频光谱, 且都发生了红移。由红移量推测出等离子体反射面的后退速度约为2.6×108 cm/s。对于200 nm厚CH靶, 沿激光传播方向观察到超连续光谱, 光谱波长范围从约300 nm延伸至约940 nm。利用MULTI-1D流体程序, 模拟了超强激光的预脉冲与薄膜靶相互作用过程, 结果表明,预脉冲对预等离子体的密度分布有显著影响, 是导致实验观测光谱差异的原因。