主振荡-功率放大（MOPA）技术是获得高输出功率、高光束质量激光输出的重要技术途径之一，是高能激光领域研究的一个重要方向。论文就单路MOPA方案的高能HF化学激光器中的放大级能量提取效率、放大级放大率和放大自发辐射（ASE）效应造成的系统杂光等问题进行了深入的研究，建立了一套较完整的理论模型，可为MOPA方案的HF化学激光器系统方案设计的优化和系统效率的提高提供参考。单路MOPA方案的HF化学激光器由主振荡级和放大级组成，当相干激光在放大级放大的同时，放大级的自发辐射也将得到放大，成为影响相干激光对放大级能量提取的一个重要因素。并且ASE也是激光器内杂光产生的主要因素。为分析放大级中ASE效应对能量提取效率的影响以及为杂光管理提供依据，本文建立了MOPA结构HF化学激光器相干激光能流和放大自发辐射能流耦合的物理模型。该模型使用综合小信号增益系数将放大级的相干激光能流方程和ASE能流方程耦合，通过迭代运算可得到放大级任一位置的相干激光能流和ASE能流的大小。该模型使用综合小信号增益系数将化学激光器多谱线问题转化为单谱线问题，模型简单，便于计算。为给建立的耦合物理模型提供入口计算参数，本文开展了入口参数测量方法的研究。对HF增益模块的综合小信号增益系数、综合上能级粒子数和饱和光强进行了测量。其中，综合小信号增益系数测量使用扫描放大法，该方法通过转镜扫描的方式测量了综合小信号增益系数沿流场方向的分布；综合上能级粒子数测量是通过测量传播到放大级外的正入射ASE光强来反推综合上能级粒子数分布；饱和光强测量是通过综合小信号增益测量结果来限制变耦合率法的计算结果，能避免变耦合率法因功率波动带来的误差，提高了测量结果的准确性。将综合小信号增益系数、综合上能级粒子数和饱和光强等计算入口参数代入放大级的耦合物理模型和主振荡级模型，对MOPA结构的HF化学激光系统展开了模拟计算。计算了其主振荡级在不同条件下的输出功率和输出光斑形状，给出了主振荡级输出光束在放大级中提取的能量、能量提取效率和放大率，分析了不同条件下放大级的放大自发辐射光强分布，对无相干激光输入时传播到放大级外的放大自发辐射进行了计算。通过对比计算结果与实验结果可知：计算所得结果与实验结果的误差小于15%，该耦合模型能有效的计算MOPA结构HF化学激光器的输出功率和ASE分布。在验证了耦合计算模型正确性的基础上，对高功率MOPA方案的HF化学激光器的输出功率、能量提取效率和ASE分布等情况进行了计算，研究了HF化学激光增益模块长度、增益介质长高比和增益介质饱和光强对主振荡级输出功率的影响；研究了增益模块长度、长高比、饱和光强以及输入光功率、输入光光斑形状对放大级能量提取效率和放大自发辐射峰值强度及空间分布特性的影响。研究结果表明，在高功率MOPA方案HF化学激光器工程设计过程中，为获得更大输出功率和抑制放大级ASE效应，可采用以下优化设计措施：增益模块与非稳腔凹面镜之间的距离应尽可能小；减小增益介质长高比可在保持MOPA结构HF化学激光器输出功率的同时减小放大级的放大自发辐射；当主振荡级输出激光平均功率密度远大于增益介质饱和光强时能显著抑制放大级内的放大自发辐射。