对应用于惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的新型N41大口径钕玻璃片在高增益条件下的热效应进行了系统研究。实验结果表明，在平均小信号净增益系数达到0.0525 cm-1的高增益情况下，385 mm×385 mm口径范围内两片双程的热致动态波前畸变的峰-谷值约为0.84λ(λ=1053 nm)，处于变形镜校正范围之内；基于目前的冷却方案，剩余波前畸变的恢复时间约为2.5 h，满足系统每4 h发射一次的设计要求；每次发射7 h后，系统内仍存在热气体对流引入的微小畸变；理论预测结果与实验结果一致。该研究为下一代ICF激光驱动器内片状放大器系统的研制提供了实验参考。

针对高功率固体激光驱动器的安全运行, 提出了覆盖驱动器建设全过程的污染控制方法, 详细介绍了洁净清洗、洁净检测、洁净保护等保障污染控制效果的技术手段, 并介绍了神光-Ⅲ主机装置片状放大器洁净度提升所采取的技术途径, 以及片状放大器光照清洗实验中气溶胶等级随闪光灯照射次数的变化情况。实验结果表明, 神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置(NIF)接近且优于其他同类装置, 洁净度的大幅提升为装置的安全运行提供了有力保障。

针对高功率激光装置内部最易产生受激布里渊散射(SBS)效应的大口径取样光栅(BSG)元件, 测试了经过化学刻蚀、紫外激光清洗作用处理后, 大口径光学元件BSG侧面在355 nm激光辐照下的损伤阈值、损伤形态以及产生的石英颗粒气溶胶对环境污染程度的分析。结果表明: 经过化学刻蚀, BSG侧面的损伤阈值提高78%, 基本与通光面的损伤阈值相当, 而经过紫外激光处理后的损伤阈值提升不高, 仅为通光面损伤阈值的56%。侧面对比分析了相同激光能量辐照下样片侧面产生的气溶胶污染状况, 结果表明紫外激光处理同样可以提高光学元件侧面产生污染物的阈值, 且对光学元件性能没有影响。通过微观形貌和对通光口径影响分析表明, 紫外激光清洗处理比化学刻蚀具有更好的安全性和适用性。

基于标量衍射理论,计算了熔石英亚表面高斯型修复形貌对于光场的调制，用Matlab对结果进行了仿真并与实验结果进行了比较。所得结果表明，二者有较好的一致性,一定尺度的高斯面型修复形貌会对光场产生调制，且调制度随光场传输位置变化，通过适当选择后续光学元件位置，可降低光场调制造成光学元件损伤的风险。

采用振镜系统结合10.6 μm的CO2激光，对熔石英表面损伤点进行辐照，成功地修复了直径500 μm的大尺寸损伤点，损伤修复后表面无烧蚀残留，损伤内部完全愈合，无气泡和残余裂纹。和定点修复方式相比，这种修复具有修复尺度大、面形影响区域小、应力分布范围小的优势。80%扫描辐照修复的损伤点的初始损伤阈值恢复甚至超过了基底的初始损伤阈值。

针对3个光斑尺寸的CO2激光辐照尺寸小于400 μm损伤点后得到的修复点，从4个方面对损伤修复点经355 nm激光辐照后的损伤概率分别进行研究。结果表明，根据修复光斑尺寸或损伤点尺寸分别讨论修复点的损伤概率，更能反映修复点的抗激光损伤能力。通过分别讨论可以看出，采用小光斑CO2激光辐照损伤点或者修复尺寸小于200 μm的损伤点，修复成功率超过90%。同时，可以通过损伤修复点的激光损伤阈值都服从正态分布的规律来预测修复点的损伤概率。

针对神光-Ⅲ主机激光装置片状放大器的洁净控制采取了一系列有效措施。除了设计上更有利于洁净控制外, 机械结构件表面残留不挥发性有机污染物也达到了低于1 mg/m2的水平。为了进一步提高放大器洁净度, 进行了光照清洗。实验结果表明:神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置接近, 光照清洗时内部气溶胶等级维持在5 000~10 000之间, 且绝大部分表面有机残留物在最初几发光照清洗中已被释放, 从而得到一个干净的放大器腔体, 减少了放大器运行时光学元件受污染和损伤的几率。

采用高温退火技术去除熔石英元件表面由于CO2激光修复带来的残余应力，研究了退火环境对元件的表面污染，分析了不同退火温度（600～900 ℃）和保温时间（3～10 h）对于元件残余应力、透射波前、表面粗糙度和激光损伤阈值的影响。结果表明:在800 ℃以下,高温退火10 h可有效去除CO2激光修复带来的残余应力，对元件的透射波前和表面粗糙度无明显影响;石英保护盒能有效减少退火环境对元件表面产生的污染，但仍有X射线光电子能谱检测不到的表面污染物存在;在退火后采用质量分数为1%的HF刻蚀15 min，激光损伤阈值可恢复，同时元件透射波前和表面粗糙度并无明显的增加。wavefront and damage threshold of fused silica

采用不同光斑直径的10.6 μm CO2激光束对熔石英表面损伤进行辐照处理。实验发现，对于50 μm以下的损伤点，单发激光脉冲辐照即可使得激光损伤阈值恢复到基底完好区域的水平，对于在50~300 μm之间的损伤点，采用低功率较长时间辐照后逐渐增加功率修复的方式可以彻底消除材料内部更深的裂痕。对不同尺寸光斑辐照后的应力分布研究表明，激光束尺寸、激光功率和激光作用时间是影响材料体内应力分布的主要因素，相比较而言，激光尺寸对应力分布的影响更为明显。对前后表面损伤分析表明，当辐照区域置于入射面时，辐照带来的微小环状凸起会造成后表面环形调制损伤，是损伤的最薄弱环节，当辐照区域置于后表面时，烧蚀主要影响阈值的整体提升。

分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理。根据金属化膜脉冲电容器加速退化数据，研究了其可靠性评价问题。基于疲劳失效的Birnbaum-Saunders模型，建立电容器失效分布函数。根据试验数据可求得该型电容器可靠性模型中参数估计值，并将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型，求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。