惯性约束聚变、X射线激光及状态方程的研究等是当今重大基础科研课题，有着非常重要的科学意义和国防应用价值。在这些研究中都要求入射激光束均匀辐地辐照在特定靶面区域，而靶面焦斑的均匀性将直接影响到物理实验目标的实现。因此实现靶面特定区域的均匀辐照就显得非常重要，但由于激光具有很强的时空相干性，最大限度实现激光靶面时空均匀化已成为国际上前沿领域的重大难题之一。本文着重对光谱色散平滑(Smoothing by Spectral Dispersion：SSD)技术作系统的分析和研究，主要工作包括：　　 1.从空域和谱域两方面对光谱色散平滑技术作理论分析，得到其输出光场的表达式，并结合空间域平滑技术对光谱色散平滑技术的平滑特性模拟计算和分析，发现由于存在着周期位相调制，导致焦斑的不均匀性随时间也有周期变化，但其变化总体上仍是一个下降趋势;具体分析了该技术中的参量变化对焦斑均匀性的影响。　　 2.利用广义衍射理论和空域Collins公式，首次推导出光谱色散平滑下的光束通过不同光学系统后的传输公式，重点分析了自由传输和透镜焦点处的光场变化，并结合实验结果比较研究其空间传输特性;在一般脉冲放大器理论的基础上结合放大介质的跃迁谱线线型函数，推导出周期位相调制条件下的光束放大后时间波形的递推关系解，数值分析了放大后时间波形的变化，计算结果与实验吻合。该项工作发展了一般脉冲放大器的理论，同时也为抑制该放大过程中出现的PM-AM效应提供了一种分析方法。　　 3.从符合高功率激光系统的应用出发，首次在国内开展对光谱色散平滑技术的实验研究，详细分析了研究结果；国际上首次提出光谱色散平滑技术与透镜列阵技术联用方案实现靶面均匀辐照，并与其它应用方案做了比较分析。计算结果表明，在与透镜列阵的联用后，可以很好的改善焦斑的均匀性，选择合适的谱色散平滑技术中的参数能弥补透镜列阵方案在大F数靶镜时的缺陷；发现应用该方案能明显降低对入射近场初始边界条件的苛刻要求，显示出应用SSD+LA组合方案相对于其它方案的优越性。同时实验比较了不同平滑方案下焦斑特性。　　 4.对光谱平滑技术中极为关键的元器件—准速度匹配下周期畴反转位相调制器从原理、设计及制作工艺方面作了详细的论述和分析，并给出调制器的测试、分析结果，讨论了元件继续发展的方向。对其它相关器件的要求也作了说明。本项工作的完成和实际应用填补了国内相关领域的空白，有力推动光谱色散平滑技术及相关研究工作的开展。