提出一种磁流变抛光瞬变过程多相颗粒流模型,获得了瞬变过程在宏观、介观、微观三个层次的力学关联,从而建立了基于三向在位力学信号的瞬变过程表征方法,在位、同步、动态地测定了磁流变抛光的三向力学信号,解决了毫米尺度空间下磁流变抛光液-固界面的在位测量问题。采用屈服强度为220 kPa、宾汉黏度为0.07 Pa·s的高去除率抛光液对?50 mm的BK7超精密平面元件进行磁流变抛光实验,测量得到磁流变抛光流场瞬变响应时间为700 ms。

以强激光系统和自聚焦理论的研究为出发点, 主要采用光束传输法和光线追迹法分析了非线性介质下的强激光光束传输过程。并且, 基于适合于非线性介质下光线追迹的亚当斯法和基于梯度信息的光强分布的恢复算法, 仿真模拟出光强与透镜厚度、介质折射率、透镜曲率半径以及入射光束半径的关系; 同时结合光学设计软件, 不仅得出了折射率与光强的乘积与焦点位置的变化关系, 还通过点列图中的数据直观地反映出系统结果的成像质量, 最后对光线追迹法和光束传输法两种光学方法进行了对比分析。仿真分析结果可以判断出系统的哪些部分容易受到自聚焦的影响, 进而可以通过改进某些参数的大小, 减少并消除其不利影响, 找到适合于强激光系统的最优方法。

以目前激光惯性约束聚变中应用最广泛的高折射率材料二氧化铪(HfO2)为研究对象, 在熔石英基底上分别采用TEMAH和HfCl4前驱体制备了HfO2薄膜, 沉积温度分别为100, 200和300 ℃。采用椭偏仪和激光量热计对薄膜的光学性能进行了测量分析, 采用X射线衍射仪(XRD)对薄膜的微结构进行了测量。最后在小口径激光阈值测量平台上按照1-on-1测量模式对薄膜的损伤阈值进行了测试, 并采用扫描电子显微镜(SEM)对损伤形貌进行了分析。研究表明, 用同一种前驱体源时, 随着沉积温度升高, 薄膜折射率增加, 吸收增多, 损伤阈值降低。在相同温度下, 采用有机源制备的薄膜更容易在薄膜内部形成有机残留, 导致薄膜吸收增加, 损伤阈值降低。采用HfCl4作为前驱体源在100℃制备氧化铪薄膜时, 损伤阈值能够达到31.8 J/cm2 (1064 nm, 3 ns)。

为了在强激光非线性传输仿真中综合考虑系统像差等因素，提出了一种基于光线追迹的非线性介质光追方法，并编程实现了线性介质与非线性介质的混合建模。以三片式聚焦系统为例，在系统中加入KDP晶体作为非线性介质，仿真分析了不同激光功率密度下KDP晶体的非线性效应对光束质量的影响。仿真结果表明，当激光功率密度达到1.62×1010 W/cm2时，非线性效应会导致光束质量明显下降。在该仿真结果的基础上提出了在不改变焦面位置的情况下，将元件间隔作为补偿器进行系统优化的方法。优化结果表明，焦斑尺寸较优化前减小2.8 μm，规范尺寸下的环围能量提高了16.2%，焦面处的光束质量得到显著改善。

从非线性光学的耦合波理论出发,建立了种子光入射的窄带泵浦的横向受激布里渊散射的二维理论模型,并对稳态情形进行了数值模拟,得到了散射光强的二维分布.计算表明,散射光场在入射面内呈现出"局部集中"的特点,而且由于"空间压缩"效应,使得获得的最大散射光强远大于初始泵浦光强.还分析了光场及材料参数对获得的散射光强的影响,得出:入射的激光功率密度越大,光学元件的横向尺寸越长,材料的吸收系数越小,受激散射产生的散射光和弹性声波强度就越大,在材料内部引起的应力也越强,从而越有可能造成材料的破坏.

介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数--波前相位梯度及其检测原理和计算方法,并与常用的光学元件评价参数P-V值、RMS值以及新引入的评价方式--PSD进行了比较.得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果,结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价.

综述了光学元件中受激布里渊散射(SBS)对光学元件的超声波损伤、对激光传输能量的损耗、对光束质量的破坏等问题的研究现状、进展;重点是大口径光学元件中横向受激布里渊散射,并指出其未来的发展前景.