研究高功率激光装置光传输管道内部洁净度变化规律, 分析其对内部重要光学元件光学性能的影响规律, 提出污染控制措施。对光传输管道内部的气溶胶进行采样, 并利用空气品质分析仪及扫描电镜对其进行分析, 得到光传输管道内部洁净度变化规律和污染源; 采用内部放置透射膜元件的方法, 研究洁净度等级水平对透射膜的微观结构和透射率的影响, 并利用“1-on-1”的测试方式进行透射膜元件的损伤阈值测试。研究结果表明: 光传输管道内部的洁净度在激光辐照后迅速上升至万级水平, 透射膜元件在此环境下其透过率严重下降, 下降幅度为2.5%, 且表面微观形貌发生变化。光学透射薄膜表面损伤阈值随表面污染水平呈现线性下降规律, 最大下降幅度约为10%。污染监测和成分分析结果表明管道内部灰尘及杂散光或者鬼光束辐照金属产生的等离子体是管道内污染的主要源头, 在此基础上提出了正压密封保持的技术手段确保内部光学表面洁净度水平, 延长使用寿命。

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。

激光清洗技术与其他清洗方法（化学清洗、超声波清洗等）相比，具有保证清洗对象无损、清洗效果好、精细和无污染等优点，正在被广泛地研究和应用。根据去除原理的不同，激光清洗技术被分类为干式激光清洗、湿式激光清洗和激光等离子体冲击波等方法。在文物保护领域中，石质文物表面的污染物影响文物美观，更严重威胁着文物的保存。在高功率固体激光装置中，光学元件表面的污染物严重影响了激光系统的正常运行。利用激光清洗技术清除砂岩表面的墨迹污染物以及镀金K9玻璃表面颗粒和油脂污染物，利用显微镜、暗场成像法、紫外可见近红外分光光度计、X射线光电子能谱仪等方式检测清洗效果，结果表明清洗效果良好。

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。

介绍了一种利用高分辨力CCD快速检测大口径光学元件表面和体内疵病的方法。利用侧照明方式对大口径光学元件进行均匀掠射照明,表面和体内疵病因为散射在暗室成像过程中影像被放大。对比研究了疵病示踪尺寸和真实尺寸,得出近似数学关系,利用高分辨力CCD,通过一次性成像获得光学元件疵病尺寸近似值、2维空间位置等定量描述表面特征的信息。

本文阐述了正交偏振干涉测量技术的基本原理和实验方法。Fizeau干涉仪的输出激光束经过线偏振镜后变为线偏振光,调整偏振方向让光束的偏振态分别平行于KDP晶体的o轴和e轴,得到两幅干涉图。通过这两幅干涉图的差值得到晶体的折射率分布不均匀性。该检测技术借助可改变输出激光偏振态的大口径干涉仪精确地测量晶体在切割方向上o光折射率和e光折射率的偏差。本文所采取的方法是在大口径干涉仪的小端口放入可改变偏振方向的线偏光镜。本文通过对一批330mm×330mm的大口径KDP晶体的折射率均匀性测量验证了该方法。