在强激光与水介质作用过程中，等离子体和冲击波的形成机理是人们关心的主要问题之一。采用双脉冲激光纹影摄影法，获得了强激光作用时水中的冲击波流场图形，建立了激光与水作用两相流计算模型，建模时考虑了激光吸收，水体汽化、等离子体形成和膨胀等过程。对强激光作用水体形成冲击波的过程进行了数值模拟计算，获得了与实验相符的计算结果。进一步分析了激光诱导等离子体冲击波的传播特性，并与经典理论模型结果进行了比较。研究结果表明，在激光作用下，水中等离子体快速膨胀形成的冲击波传播初始速度高达上千米每秒，压力约为十几吉帕，随后冲击波的速度和压力迅速衰减，1 μs后衰减到声波速度。

强激光发射装置和光电跟踪系统中,光学器件多,光路复杂,光学机械零件位置的相对移动会使光轴平行度偏离,为此提出一种共光路自动对准系统。基于对准原理,利用激光发射光路, 建立上、下行基准光束,使之分别与系统轴系、出射激光平行,并且通过自准直CCD测角仪测出上、下行光路的角偏差值,控制信号驱动快速控制反射镜,使快速控制反射镜两轴转动到角偏差为零值,实现发射激光与一级扩束系统对准及一级扩束系统与跟瞄系统之间的精密自动对准。实验结果表明,对准后的光轴平行度为5.21″,快速控制反射镜的闭环精度不大于5″。

对于强激光在非线性各向同性介质中的光束自聚焦现象得出的矢量波方程模型,使用自适应跟踪传输光束的算法程序进行了数值计算。数值计算显示,在光束自聚焦过程中,光波的轴上峰值强度是逐渐衰减的,且在传输过程中具有一定的空间周期性。得出了在自聚焦过程中没有光束崩溃的结论。

通过建立涉及克尔效应和多光子电离效应的非线性数学模型，利用数值方法研究了超短激光脉冲在大气传播中的自聚焦行为。结果表明由自聚焦导致的成丝现象具有间断性，而不是一种稳态的模式。每次轴上的成丝都会由于光场损耗而减弱，但同时由于克尔效应会使离轴区域的能量间断地补充到光轴上。