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高能激光技术近年来发展迅速，在工业和军事领域获得了广泛的应用。在激光武器系统中，需要设计高能激光发射系统来实现光束合成聚焦及自由导向。 本文设计了高能激光发射系统的光学系统，选用双反射镜卡塞格林型系统，对系统进行了优化，确定了光学系统的结构参数，并对所设计系统的光学质量进行了定量评价;搭建了离轴卡塞格林型发射系统和同轴旋转对称卡塞格林型发射系统两种实验装置，设计了光学系统的调校方案，并据此对实验系统进行了精密调校与定量测试，保证了高能激光的非相干合成效率;设计了用于激光导向的光学铰链系统，并进行了实验，验证了道威棱镜及奇数反射镜组控制出口光束旋转特性的可行性。设计的卡塞格林型系统可用于三束光的合成聚焦。系统工作波长为1080nm。主镜为口径400mm的抛物镜，次镜为口径46mm的球面镜。系统像质良好，光斑大小压缩了12倍左右，聚焦效果良好。设计的光学铰链系统，有效用于控制光束自由导向，奇数反射镜组补偿了出口光束的旋转。