随着固体激光系统的泵浦技术、冷却技术以及板条介质生产、加工技术的发展,基于固体板条MOPA构型的大型高能固体激光系统研制和应用成为了研究的热点。由于MOPA构型高能固体激光单链路功率无法达到应用要求,需采用多路合成实现更高功率输出,MOPA构型高能固体激光单路及多路合成系统的光束质量控制是目前国际上攻关的重点方向,也是业界公认的难题。本文聚焦于高能固体板条激光系统光束质量的主动控制技术及实验研究。鉴于子束光束波前畸变对合成光束质量的巨大影响,本文在分析多链路合束对子束光束质量和波前空间分布基本要求的基础上,着重研究高能固体板条激光光束质量退化规律、波前畸变测量分析方法、波面实时共轭校正等技术,理论分析、仿真分析与试验研究相结合,研究高能固体激光光束质量主动控制技术解决方案,并最终通过试验验证方法的可行性。本文主要研究了以下问题并给出了自己的研究结论。获得MOPA构型高能板条固体激光输出波面特性及规律认识。对高能固体板条激光系统光束波前畸变时空特性进行测量、分析,获得了典型的MOPA单链路输出光束的波前畸变时间频率主要为小于10Hz的低频成分、波前畸变的空间分布在板条介质截面长度方向上存在较大幅度的褶皱形分布以及波前畸变局部梯度大和像差模式构成等规律,为制定优化的波前校正策略提供支撑作用。研究了板条固体激光超高分辨率波前测量及大规模子孔径HS-WFS的波前重构方法。结合高能固体板条激光系统光束波前畸变的动态范围大、存在较大局部斜率的波前畸变特性测量分析需求,研究带缩束器的HS-WFS空间频谱特性,通过仿真分析获得了微透镜空间频率与可测量的像差模式的关系。研究了基于FFT的超大规模、超高分辨率的波前重构算法,解决超大规模子孔径、超高空间分辨率HS-WFS波前重构速度和系统资源需求大的问题,并基于这些方法研制了相关波前畸变测量分析设备,为增益模块透射波前畸变测量、分析以及控制提供了重要的工具。定量研究了光束合成对子束的自适应光学系统(AO)波面校正的要求。研制了光束传输仿真模拟软件,模拟子束不同的波前残差模式构成对合束光束质量的影响进行研究。获得了AO系统对子束光束质量主动控制的主要目标,即确保子束β足够小并确保低阶像差被有效校正。研究结果表明,AO系统对子束波前畸变中(6,6)阶及以下低阶像差模式进行有效校正后,如果波前畸变残差满足RMS<0.1λ, PV<0.5λ且βsub<3,则采用3×3或2×2合束后光束质量β<5的概率可在95%以上。研究了传统的AO系统面形响应函数标校过程中存在的误差及其影响,提出了一种离线标校、在线定位的AO系统高效校准方法,提高光束净化型AO系统的标定精度和效率,并通过仿真和试验验证了这一方法的有效性和实用性。针对高能固体板条系统输出光束波前畸变的空间分布特征,有针对性的提出了一维变形镜的设计与校正方法。通过实际应用,证明在MOPA板条高能固体激光系统中,利用一维变形镜实现对激光波面像差校正的有效性；进一步研究了一维变形镜与二维变形镜组合实现高精度校正的技术方法,仿真分析和试验结果都表明这一方法在保护变形镜、降低变形镜使用安全风险和降低波前残差等方面具有较好的应用效果。研究了波前过采样实现MOPA型固体激光高精度波前校正方法,给出了AO系统指标匹配关系及优化设计方法。针对高能固体板条激光光束波前畸变的空间分布特性,提出了基于波前过采样的AO系统参数匹配方案,以波前重构矩阵条件数为优化目标,给出波前过采样AO系统的子孔径数目与作动器数目的优化匹配关系。针对实际AO系统闭环控制过程中出现的子孔径缺失的问题,提出了子孔径斜率置零和动态裁剪变形镜响应函数的处理方式,仿真分析和试验结果都证明的该方法的正确性和有效性。本文搭建了多套自适应光学系统,在强光条件下应用本文所研究波前测量和校正方法,获得了对高能固体板条激光器的连续稳定闭环校正,在开环光束质量β值约7-9的条件下,闭环后单路输出光束质量β<3,β最小值达到1.67,波前残差中,空间低阶模式成分和时间低频成分被有效的校正,为多光束的合成奠定了重要基础