理论上计算了入射距离747.4 mm及不同入射角情况下,日立变栅距凹面光栅的平场范围,确定了平场范围在30～50nm的一组平场谱仪的新设计参数.在原入射距离的情况下,新研制的平场谱仪在入射狭缝前加了一个轮胎镜,使谱仪具有空间分辨能力,且提高了收集效率,.利用一种真空紫外光谱灯对He气放电的特征谱线对平场谱仪进行了标定.在入射狭缝为 0.1mm时,实验上测得30.38nm谱线的宽度约为0.04mm, 在30nm附近的分辨率为0.001,在消像散波长40nm附近,分辨率将优于0.001.最后,利用标定后的平场谱仪对毛细管放电不同气体等离子体辐射进行了初步的测谱实验.

扫描相机标定数据处理中的一个关键问题是如何准确确定脉冲信号的位置,实验数据的信噪比和脉冲信号位置的定义方法都会对标定结果的准确性产生影响。采用了取半高宽的方法来确定扫描相机标定脉冲信号的位置,在信噪比比较高（大于100）的情况下,该方法确定标定信号的位置可以达到亚像素水平。对于信噪比比较低（小于10）的实验数据,先采用快速傅里叶变换方法对其进行滤波,通过滤波可以极大地抑制噪声信号的影响,然后采用“半高宽法”确定脉冲信号的位置,最后得出可信的标定结果。当扫描相机定在0.3 ns的扫描档时,通过该方法得到的扫描速度为0.214 ps/pixel,扫描不确定度为0.002 9 ps/pixel,拟合线性相关系数为0.999 7。

设计了精密动态测角实验系统，该系统利用扩束镜正向和逆向不同的光学变换性质。将共孔径双向传输的倍增式角敏光学系统与光电精密位置传感器（PSD）相结合。并从理论上分析了高灵敏光学测角的基本原理，给出了被测角与传感器信号的关系。为消除光电噪声对探测分辨率的影响。信号处理引入了相关检测模式。通过压缩系统噪声信号的等效带宽，从频域中滤除干扰信号的频率成分，实现了从噪声中提取高分辨角度信息。

从菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式出发,运用边界元法数值计算了平凹腔平面镜均匀反射率时倾斜和未倾斜情况下基模的场强分布、相位分布和本征值,同时与高斯反射率平面镜在腔镜倾斜时的情况做了比较.研究表明,腔镜倾斜使激光场模式分布沿发生倾斜的方向向镜边缘偏移,而且在腔镜倾斜较严重时模式分布发生畸变,不再是对称的高斯分布,基模本征值随倾斜角增大而变小,光束远场分布变差.同等条件下,高斯反射率平凹腔腔镜倾斜对谐振腔引起的模畸变小于均匀反射率平凹腔,且基模光场及本征值随镜倾斜的变化关系稍不同于均匀反射率平凹腔.

采用精细化设计方法,进行了菲涅耳区衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布.优化得到的束匀滑器件的位相深度小于π,易于后续加工.

8通道多层镜软x光能谱仪结构采用整体式，结合中心准直机构，保证了多层镜的角度，实现系统整体瞄准，大大简化了瞄准程序。建立了谱仪的3维模型，利用ANSYS软件完成了有限元分析。静力学分析结果表明，在重力作用下准直件的变形较大，y方向上的变形量为0．016mm，通过增加准直筒厚度可消除影响。模态分析得到了影响谱仪使用性能必须避免的噪声。分析结果为保证谱仪测量精度提供了理论依据。

采用子孔径拼接法对传统系统传递函数校准方法进行修正。将大口径干涉仪视场分成若干个等晕区，采用标准台阶相位比较法分别测得每个等晕区的传递函数，然后将大口径干涉仪系统传递函数修正为每个等晕区传递函数的加权平均，其权重因子由对应等晕区内测试面的功率谱决定。实验结果表明：中心视场对应传递函数和修正后的系统传递函数在3mm^-1附近处差值大于0．2；修正后的系统传递函数校准方法能更准确地得到波前功率谱密度。

提出了直接针对惯性约束聚变（ICF）诊断目标的X射线Kirkpatrick-Baez型显微镜的像差校正和光学设计方法。在校正掠入射细光束像散的基础上，推导了内爆压缩区全视场范围内的垂轴像差表达式，进而构建了系统的空间分辨率预测模型。基于对空间分辨率和集光立体角两个关键指标的分析，结合ICF的实验要求，得到了系统的初始结构参数确定原则和光学设计流程。实例表明，该方法克服了传统的轴上球差评价的不足，设计结果能够同时满足内爆压缩区的视场、分辨率和集光效率的要求。

为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏,屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系,论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性,以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。

在流体力学不稳定性实验中，实际X光强度分布经过成像系统后会发生改变。要准确得到实际的光强分布，必须对系统的调制传递函数进行精确地测量。通过对刀口图像分析得到了系统的线扩散函数，再对其进行傅里叶变换得到调制传递函数，最后通过维纳滤波和约束最小二乘方滤波两种方法对图像进行了重建，得到比较清晰的边界情况和图像轮廓。