在惯性约束聚变及相关的单项物理实验研究中对高功率激光靶面辐照的均匀性提出了苛刻的要求。实现靶面均匀辐照是实验成败的关键因素，也是当前该领域中前沿性课题，具有重要的学术价值和实际意义。目前发展的靶面均匀辐照技术主要分为两大类，空间域匀滑技术与时间域匀滑技术，前者用于降低焦斑的空间低频调制以控制其包络形状，后者用于消除焦斑的空间高频调制。本论文着重对透镜列阵技术和光谱色散匀滑技术做了系统的分析和研究，研究成果包括:　　 1.针对特定的近场分布，为了消除透镜列阵的硬边衍射，提出了不对称列阵单元结构的设计方案。该设计下的子焦斑通过在空间上的错位迭加，有效地补偿了准近场菲涅尔衍射花样的“肩状”突起。设计中采用模拟退火算法，以柱面透镜列阵的设计为例，获得光强分布近似矩形的焦线，与经典设计相比，将焦线顶部不均匀度由0.239降至0.12。　　 2.研究了SSD技术中参数及频谱结构对焦斑质量的影响。远场扫动范围决定了SSD所能匀滑的极限空间频率，色循环数影响匀滑响应时间，同时过大的色循环数会导致多光束干涉，引入新的空间高频调制从而降低焦斑质量，取值应在0.8～1.5之间。一定谱宽下，SSD与CPP等空域匀滑元件结合使用时，焦斑的中低频包络是影响其顶部不均匀度的主要因素，频谱结构主要影响匀滑的空间频率。SSD所能匀滑的空间调制集中在中高频段，越高的空间频率调制，匀滑效果越好;强的中心频带有利于高频段的匀滑，强的边频带有利于低频段的匀滑。　　 3.研究了SSD频谱展宽对激光传输的影响，针对空间滤波器小孔截频导致的FM-AM效应进行了理论分析，计算了一定谱宽下抑制FM-AM效应的必要小孔孔径尺寸，为工程中SSD技术应用提供小孔设计标准;另外，由于小孔孔径偏小、中心位置偏移对应的FM-AM效应特性不同，其中孔径偏小导致FM-AM效应的调制周期是微波调制周期的一半，中心位置偏移情况下则两者相等，在实验中可以针对该特性对小孔进行诊断。　　 4.开展了一系列靶面均匀辐照实验及相关的单项的测试实验。(1)大孔径电光调制器的研制，通过晶体的畴反转制备实现光波与微波的准速度匹配，最终获得调制频率3GHz、调制谱宽约30GHz的成品;(2)调制器多通调制器的演示实验，提出了采用调制器多通结构提高调制度的设计方案，并在实验应用中将调制谱宽提高了一倍。(3)二维SSD结合相位板实现靶面均匀辐照的实验，实验中二维SSD的引入将焦斑不均匀度由0.7634降至0.2618，目前NIF一维SSD的匀滑效果达到0.24，OMEGA二维SSD的匀滑效果达到0.11。