在新型能源的开发需求牵引下,惯性约束聚变(ICF)研究成为当今科学技术研究的重要领域,高功率固体激光技术得到了长足的发展。用于惯性约束聚变研究的大型高功率激光器中的激光预放大器要实现纳秒级整形脉冲的能量预放大,将前端系统输入的纳焦量级的单脉冲激光放大到主放系统所需要的焦耳量级。同时实现激光预放大系统与主放系统的传输耦合,根据主放系统的运行条件,分别实现光束近场分布与脉冲强度的主动控制与补偿。归纳起来激光预放大器需解决的科学技术问题主要分为如下两大类:一是能量的传输放大,能量在传输中经过多级放大,此问题决定了系统的规模和效率:其二是激光光束质量的控制,研究激光光束各参数在传输过程中的变化规律及控制技术,决定了系统的各项性能参数和指标。　　 本论文的主要内容与研究成果如下:　　 1、详细讨论了激光预放大器中的光束增益与泵浦技术。以激光脉冲多程放大理论为理论基础,进行激光放大器增益和能流分布设计。以安全稳定高增益设计为前提,分析激光放大器自激振荡产生机理,并提出解决方案。模拟和分析了LD侧泵模块中激光介质吸收的泵浦功率分布,优化了LD侧泵模块的主要参数,极大的提高了泵浦效率,对激光脉冲进行高增益、高信噪比和高稳定的脉冲能量放大,经各级LD侧泵模块后将能量为1nJ的种子放大至10mJ。同时,合理设计聚光腔,考虑多根闪光灯和钕玻璃棒的几何排布,使腔内的泵浦灯和激光工作物质位于恰当位置,通过对多段阵列式放大器在含闪光灯轴线平面和与之垂直平面上分别完成了泵浦光分布的计算模拟,设计出双渐开线型的聚光腔,获得了较高的泵浦均匀性和光传输效率。　　 2、分析了激光器中的光束线性传输与控制技术。本文采用分段计算的方式,以液晶空间光调制器为物面,得到多级空间滤波器的像传递数据并求得各级空间滤波器所用的透镜焦距。利用空间滤波器将光束无畸变地逐级成像向后传输,缩短光束的有效传输距离,抑制衍射效应,从而提高光束质量和系统光学元件能量负载以及系统的可输出功率和可聚焦功率。为保证激光从空间滤波器小孔光阑的中心穿以致达到满意的激光输出指标,设计了空间滤波器的在线监测技术对激光过孔情况进行在线监视。防止高能量的激光在透镜间反射形成鬼点损坏光学元件,计算并追迹了鬼点传播线路、所处位置及能量大小,对较危险鬼点提出了规避措施,使激光放大器能安全稳定运行。由于采用透镜倾斜的方式避鬼点,借此系统地讨论了透镜倾斜及球心偏移对光束远场聚焦程度的影响。　　 3、着重研究了光束近场控制与补偿技术。光束近场分布是全系统光束控制的基础,近场均匀性直接决定了装置的负载能力和安全运行系数,是装置总体设计需要首先考虑的问题之一。利用液晶空间光调制器进行激光束的实时、可调控光束空间整形,可以方便地获得所需形状的近平顶光强分布的光束。实验表明液晶空间光调制器的Gamma曲线对光束补偿有较大影响,由于系统中激光强区随时间变化,补偿后的光束近场调制度不稳定,而线性变化的Gamma曲线能消除激光强区对补偿光斑近场调制度的影响,于是本文创新性的提出了Gamma曲线的快速线性变化方法,此技术已成功应用于××主机装置预放系统中。在研究液晶空间光调制器在高功率激光系统中应用的同时,自主开发了液晶空间光调制器的自动补偿软件,最终实现了调制度1.18的光束近场输出,为我国新一代高功率激光装置的技术水平和性能指标提供了科学技术的支持。