钕玻璃激光放大片在热恢复后的剩余温度场对于光束退偏和波前畸变具有重要的影响。当冷却过程中出现不对称情形，将导致剩余温度场的不对称，从而影响到高功率激光光束发次之间的重复性。本文在对N41型钕玻璃四周包边侧弱冷和强冷所导致的剩余温度场分布特征进行模拟分析的基础上，重点研究了包边侧不对称冷却所导致的剩余温度场的变化。这种变化的程度与钕玻璃四周包边侧冷却的强弱有关，并进一步分析了由弱冷转为强冷时钕玻璃激光放大片的通光面和四周包边界面上各自的散热量。

精确的光谱定标是定量化反演地物信息的前提与基础。 光栅色散型可见近红外成像光谱仪(VNS)主要用于海洋水色遥感和海岸带监测, 采用推扫式成像方式, 工作波段范围覆盖400～1 040 nm, 空间维视场像元总数为1 024, 共设置256个光谱通道, 光谱采样步长为2.5 nm。 针对仪器入轨后可能发生的光谱通道中心波长漂移或通道宽度展宽问题, 基于光谱特征曲线匹配思想, 提出了利用太阳大气廓线和星上定标器镨钕特征光谱进行在轨光谱定标的新方法。 开展了在轨光谱真实性检验与定标的地面模拟实验, 采用最小差值与相关系数联合算法对数据进行了处理。 以大气氧气吸收763 nm波段为例, 介绍了在轨光谱定标的步骤。 给出了太阳夫郎和费517 nm、 Pr-Nd玻璃685 nm和氧气吸收763 nm三个典型波段对应VNS的光谱通道的定标结果: 三个通道穿轨视场Smile效应幅度相近, 约为0.6 nm; 中心波长漂移方向和大小各异, 分别为0.707, -0.369和0.293 nm; 对穿轨方向各像元的测量值进了二次曲线拟合, 763 nm通道标准偏差小于另外两个通道, 三个通道的光谱定位精度较高优于0.176 nm。 为成像光谱仪开发出一种适用的在轨光谱定标算法。

采用输出能量为10 J、脉宽为10 ns、重复频率为10 Hz的Nd:YAG激光器, 根据美国NIF、法国LMJ和俄罗斯LUTCH装置的铂金颗粒检测参数, 建立了大口径钕玻璃铂金颗粒扫描平台。在此平台上, 测试并研究了N31大口径钕玻璃内部的铂金颗粒夹杂物在强激光辐照下的破坏情况。高分辨率光学体视显微镜对铂金颗粒夹杂物破坏后的形貌进行了观测和讨论。初步研究表明, 在正常生产工艺条件下生产出的钕玻璃, 其内部不存在铂金颗粒夹杂物。当去除铂金的工艺出现异常时, 在钕玻璃内部是有可能出现铂金颗粒夹杂物颗粒的。所建立的扫描参数能够将不可见的微颗粒有效地检测出来, 从而及时准确反馈除铂金的工艺条件, 确保钕玻璃生产的正常进行。

理论分析了基于边缘加热条件下气冷钕玻璃放大器的热致波前畸变, 模拟计算了不同加热温度下钕玻璃片的温度分布和热波前畸变分布, 并进行了实验验证。结果表明, 数值模拟与实验结果能较好地吻合, 在产热率为0.6 W/cm3时, 钕玻璃片产生的热波前畸变随着边缘温度的增加而减小, 而当边缘温度达到90 ℃时, 热波前畸变开始出现反转, 随温度增加而增加。合理设计边缘加热结构和优化加热温度, 能有效抑制气冷钕玻璃放大器的热波前畸变。

比较了国内外高功率激光钕玻璃的主要性质及发展状态, 重点分析了中国科学院上海光学精密机械研究所近年来研制的大口径N41型激光钕玻璃的物理性能及其在400 mm口径片状放大器系统中的增益特性。利用优化片状放大器技术方案, 测定了N41钕玻璃与N31~42钕玻璃的小信号净增益系数和大口径增益均匀性。实验显示, 在相同测试条件下, N41型钕玻璃的某些关键性能参数优于N31型钕玻璃; 在相同抽运条件下, N41钕玻璃和N31钕玻璃的平均小信号净增益系数分别达到5.3%和5.16%, 远优于神光-Ⅲ主机N31~35钕玻璃的在线测试结果; 385 mm口径内N41钕玻璃增益均匀性为1.085∶1, N41钕玻璃的包边性能满足装置使用要求。结果表明: 新型N41钕玻璃的增益性能较N31钕玻璃有了显著提升, 在放大器结构优化的条件下, 可满足下一代ICF激光驱动系统的需求。

基于蒙特卡罗光线追迹法，进一步研究了钕玻璃片状放大器三维空间聚光腔抽运分布的数值模拟。并且，结合氙灯的充放电回路及辐射光谱、放大自发辐射、以及激光脉冲受激辐射放大等相关数值计算模块，实现了片状钕玻璃放大器由储能至放大的整个过程的动态数值仿真。基于该数值模拟结果，设计研制的钕玻璃片状放大器已用于5 PW钛宝石啁啾脉冲放大器的抽运源中，其实验输出结果与数值计算结果基本一致。

Thermal effect is still the most serious problem: it restricts the high power and high beam quality of solid laser to be further enhanced. The efficient thermal management is an important approach to suppress the thermal effect. In this paper, the thermal effect in a gas-cooled laser diode pumped multislab Nd:glass amplifier operating at a repetition rate is investigated in detail both theoretically and experimentally. The three-dimensional distributions of temperature, stress, strain, and birefringence are calculated by a finite element analysis. Based on these data, the thermally induced wavefront distortions and depolarization losses are determined with considering six slabs and one laser head. It is revealed that the theoretical data are in good agreement with the experimental results: the total wavefront distortion is 6.77λ and a depolarization loss of more than 90% accumulates over six slabs when the heat deposition is 0.7 W/cm3.