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高功率激光驱动器装置中不仅要求有非常高的脉冲功率，好的近场光束质量，而且对激光远场的均匀性也有十分苛刻的要求。因而如何提升激光功率，控制光束质量和改善靶面辐照均匀性一直是高功率激光驱动器装置中非常重要的研究内容。非线性折射率引起的光束小尺度自聚焦是限制高功率激光输出功率和使光束质量变坏的主要因素之一，研究小尺度自聚焦的传播规律及其抑制方法是提高激光输出功率和近场均匀性的关键，其中，发散光束由于存在发散的波面，有助于抑制小尺度自聚焦。鉴于小尺度自聚焦对近场光束质量的影响，寻求强度和位相畸变宽容度大的光束匀滑技术显得比较重要，且为了达到很好的匀滑效果，实际中常采用的是空间匀滑技术和时间匀滑技术相结合的有效方式。本文围绕小尺度自聚焦传输特性和靶面辐照均匀性两方面问题，主要完成了以下几个方面的理论研究工作：
1.利用分步傅立叶变换方法，数值模拟了两种初始条件下光在非线性介质中传输的特性，计算结果显示，平面波的小尺度调制增长与传播距离呈指数关系，调制相隔较远时，调制和成丝一一对应，且满足局部能量守恒定律，与线性扰动理论的结论相一致；硬边光阑引起光束边缘开始出现调制，随后调制一直增长，最终光束分裂成丝。
2.自由空间情形下，分析了发散光束的小尺度自聚焦调制谱增益特征，发现小的初始曲率半径可以延长成丝距离，说明发散光束可在一定程度上抑制小尺度自聚焦。进而推广到介质含有增益和损耗的情形，结果表明在输入功率、传播距离相同时，小尺度调制的最大增长频率和最大增益随着介质增益的增大而增大；在输入功率、介质增益相同时，随着传输距离的增大，小尺度调制的最大增益一直增大，最大增长频率在R>2/β的情况下一直增大，而对于R<2/β的情况，最大增长频率在一定的传输距离内有一个先减小后增大的演变过程。在输出功率相同的情况下，小尺度调制的最大增长频率及最大增益随着介质小信号增益的增大而减小，说明对于发散光束来说小输入高增益能够在一定程度上抑制小尺度自聚焦。在损耗介质情形下，一定的传输距离内，随着介质损耗的增加，小尺度调制的最大增长频率和最大增益也随之减小，给定介质损耗的条件下，随着传输距离的增大，小尺度调制的最大增益增大，而最大增长频率却减小。
3.分析了光束的发散性对空间滤波器滤波的影响，结果表明想要滤掉增长最快的频率成分，要适当控制发散波面曲率半径的大小，曲率半径的选择需要使入射光束的调制边频项和背景光场的频率产生一定的分离。
4.提出将光楔列阵和光谱色散匀滑技术相结合以改善靶面辐照均匀性，进行了可行性探索研究，模拟计算结果表明，通过光楔列阵可以在靶面获得边缘陡峭且没有旁瓣的焦斑，不同子光束之间干涉所引起的细密条纹可以利用SSD技术消除，若对光楔列阵各光楔边缘进行软化，匀滑效果效果可更佳。
本论文的主要工作虽是在理论方面的探索，但对实际工作有一定的参考价值，有助于指导我们更加优化的设计高功率驱动器。