中文摘要：

对于打靶物理实验而言，三倍频光束质量是非常关键的指标之一，它受多个因素的影响，如基频光本身光束质量的影响、非线性晶体加工造成的表面波纹的影响以及强紫外激光在空气中长程传输非线性效应的影响。本项目通过对三倍频光束的近场、远场光束质量及其在空气中长程传输的非线性效应研究，获得三倍频光束质量与基频光束质量、晶体参数等的定量关系，对各种非线性效应给出全面的物理解释，并在此基础上，研究谐波转换的逆问题，其目的是期望从黒腔靶"穿孔"的最终要求，明确对基频激光的要求以及如何控制所涉及到的非线性过程，对此，我们拟采用解析分析与数值计算相结合的方案?。这是一个具有重要理论意义和实际价值的课题。

结论摘要：

我们采用解析分析与数值计算相结合的方法，研究了三倍频光束质量的逆问题。我们解析研究并揭示了谐波光束质量的变化规律三倍频光束质量变差的程度将介于1和3之间，取决于相位畸变和振幅不均匀贡献的相对权重。总的来讲，在谐波转换过程中，谐波光束质量将变差，但光束发散角将变好。建立了一个用微扰方法处理三次谐波产生和受激拉曼散射的闭合理论，并分析了三次谐波高功率长脉冲激光在空气中的传输。我们证明光强调制存在SRS被极大地加强，增益随调制幅度的增大而增大。此解析公式可用于分析谐波光束质量。确定非线性晶体的加工要求及激光束在空气中传输的光强调制。微扰方法可以为设计高功率激光提供更多有用的信息。由此我们可以确定入射激光的光强以及其在空气中的传输距离。实验工作定性表明，Nd:YAG三倍频（355 nm）的大气传输结果与我们的理论计算基本吻合，而飞秒激光情况，则显示很大的不同。受Raman带宽的影响，激光的宽频带对与Raman效应有强力的抑制作用。最后，我们探索了抑制光束质量恶化的方案，包含相对被动的措施和主动积极措施两大类。