激光惯性约束聚变实验需要使用数十台套诊断设备从不同方位对瞬态微尺度物理过程进行诊断表征。大部分诊断设备通常需要进入巨型靶室真空环境内，在厘米到米级的不同工作距离上，对聚变靶上面毫米到数十微米的靶标进行瞄准，大部分诊断设备的瞄准精度需要达到50 μm水平。双目瞄准方法是在真空环境下实现远距离高精度瞄准的一种重要方法，但目前主要依赖人工判读图像识别靶标和手动操作诊断搭载平台运动实现对靶瞄准，特别是靶室内照明条件或诊断设备瞄准视线存在夹角等条件会严重影响靶标识别效果，对诊断设备瞄准精度造成较大影响。发展了一种基于机器视觉的诊断自动瞄准方法，采用Mask R-CNN算法并以大量模拟瞄准图进行靶标识别训练，有效解决了靶标自动判读问题，对靶标识别误差控制在8个像素点以内；同时基于实验室瞄准测试平台开展了靶标像素偏差与瞄准坐标偏离关系的离线标定，开展了算法引导下的瞄准精度测试，根据测试结果预估指向瞄准精度优于30 μm、径向瞄准精度优于50 μm，对实现诊断设备的高精度自动瞄准有一定的基础参考价值。

惯性约束聚变（ICF）中的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）研究需要基于多种结构的调制靶，针对目前调制靶制备的工艺问题，采用双光子3D打印工艺制备了平面调制、平面复合调制及球壳型调制三种典型结构的调制靶，靶材料为光敏树脂（95%：C₂₃H₃₈N₂O₈，5%：C₄H₆O₂）。采用激光共聚焦显微成像分析了三种调制靶的实际结构参数，三种靶型的实测形貌及其参数与设计结构及参数具有良好匹配度。为进一步验证双光子3D打印新型工艺制备调制靶的可行性，实验团队在“神光Ⅱ”高功率激光实验装置上进行了纳秒激光打靶实验，结果显示靶表面的调制在激光直接驱动下受RTI的作用随时间呈增长趋势，初始峰谷值为4 μm的调制在激光驱动2.5 ns后形成了长度达100 μm的高密度射流，表明基于高精度3D打印工艺制备结构复杂的调制靶用于RTI研究具有较高可行性。

从惯性约束聚变（ICF）装置中靶场关键材料易受辐照损伤、从而限制材料使用寿命和装置稳定运行的现实问题出发，总结归纳了有关不锈钢、铝合金、终端光学组件三大类靶场关键材料的辐照效应研究进展，详细介绍了靶室内高能中子束、γ射线、X射线等高能粒子和射线引起靶室第一壁材料出现烧蚀、中子活化等辐照损伤问题，以及靶室环境对关键材料的影响和防护处理。此外，还阐述了打靶试验中所产生的复杂辐射环境、基频与三倍频激光对靠近靶室的终端光学组件所产生的各类辐照损伤现象和相关作用机理。

在间接驱动激光聚变研究中，平响应X射线二极管是X射线辐射能流测量的主要探测器。为了获得理想的平响应效果，采用传统方法需要花费大量时间优化二极管的复合滤片参数，为此引入了粒子群优化算法，将之用于平响应X射线二极管复合滤片参数的优化，该方法可更快捷、更准确地得到复合滤片的优化参数。提出了新的滤片组合方式，并优化其平响应特性，得到了比传统滤片组合更优的参数配比。该项工作为平响应X射线二极管复合滤片参数的寻优提供了一种更高效的方法。

400 mm口径片状放大器增益性能退化是国内外惯性约束聚变（ICF）激光装置长期运行所面临的主要问题之一，直接影响激光装置的输出能力与光束质量。对造成片状放大器增益退化的因素开展了分析，建立了各因素的归一化理论分析模型，并利用2组九片长的400 mm口径4×2组合式片状放大器系统开展了实验研究，无维护策略条件下经过10年、3 000发次运行后增益性能平均退化了10.2%，符合理论预期。以此制定了大口径片状放大器的维护策略，实现了系统长期的增益性能退化率优于1.5%，满足ICF激光装置长期运行要求。

利用自行开发的二维辐射磁流体力学程序，模拟研究在软泡沫柱外嵌套硬泡沫层、中心嵌套结构靶丸的动态黑腔整体动力学行为和热力学性能，以发现硬泡沫层对动态黑腔辐射场的影响和调制作用，以及腔靶耦合相互作用规律。对峰值50 MA、全上升时间300 ns的驱动电流，模拟结果的比较分析表明，嵌套硬泡沫层后靶丸感受到的辐射场温度开始升高时刻延后，辐射均匀更迅速，辐射温度第一峰下降，变化更顺滑，黑腔存在时间变长，达到10 ns以上，后期辐射温度大于350 eV，波形与美国靶丸点火成功实验中的黑腔辐射温度变化曲线比较接近；与没有靶丸的动态黑腔的相同区域辐射温度相比较，嵌入靶丸后，靶丸在烧蚀后期感受到的辐射驱动温度增加。故嵌套硬泡沫层和腔靶耦合都有益于聚变靶丸的烧蚀内爆。

激光驱动惯性约束聚变（ICF），因有望解决全球能源危机问题而备受瞩目。然而，熔石英作为ICF装置终端光学组件中一类重要的功能性紫外元件，其高能激光诱导损伤问题成为限制ICF装置输出能量向更高更强方向发展的关键因素。因此，ICF装置负载能力继续提升对新型高抗强激光损伤紫外元件提出重大应用需求。综述了中国科学院西安光学精密机械研究所研制的紫外氟磷玻璃在高能紫外激光损伤方面的研究现状，并分析了现存的实际问题，最后对高抗损伤紫外氟磷玻璃的发展方向进行了展望。

针对基于超快压缩成像(CUP)与二维任意反射面速度干涉仪(VISAR)获得的压缩图像重构冲击波二维条纹的问题，提出了一种基于低秩约束和全变分正则化的压缩图像重构算法。该算法利用条纹图像空间结构的相似性以及平滑性，将重构问题转化为核范数最小化和全变分正则化的优化问题，利用即插即用的交替方向乘子法将优化问题分裂为多个子问题求解，实现了CUP-VISAR压缩图像的精准重构。仿真结果表明，在大噪声的条件下，重构图像的峰值信噪比提高了8.45 dB，结构相似性提高了8.52%，重构效果优于主流重构算法。进一步设计实际实验，实验结果表明，冲击波条纹的最大速度相对误差从13.5%降低到3.46%，减少了近10%，验证了算法的有效性。