大型高功率激光系統主要用來研究一些高溫、高壓、強輻射等瞬態極端條件下的物理過程，其中激光慣性約束聚變研究是相關應用的典型代表。高功率準分子激光系統在激光波長、靶面光強分布均勻性、系統可重復頻率運行上較固體激光系統具有明顯的優點，是目前開展直接驅動慣性約束聚變研究的主要驅動器，典型系統如美國海軍實驗室的Nike裝置口 。
像傳遞技術在高功率準分子激光系統中的應用
自由運轉的準分子激光是寬帶輸出，準分子激光放大器的氣體工作介質與低飽和能量密度使得激光放大過程中的非線性效應很小，是高功率準分子激光系統能夠使用像傳遞技術獲得均勻靶面光強分布的主要原因。像傳遞技術包含照明光學系統和成像光學系統兩個部分。盡管打靶光學系統也包含在成像光學系統中，但為了單獨討論打靶光學系統的特點，這里只討論照明光學系統和像在各級激光放大器中傳遞的過程。
一 照明方式與光束整形
在任何一個對成像質量有明確要求的光學系統中，從阿貝成像理論可知，照明對系統的成像特性有非常重要的影響，必須將照明系統和成像光學系統一起考慮才能設計出滿足要求的系統，這通常包含兩個方面的含義：一是光源相對于聚光器的位置，即照明方式的選擇；二是光源本身的性質，即光源的尺寸和相干性等，可以用光學不變量來衡量其總體性質。兩種經常采用的照明方式是科勒照明和臨界照明。由于要考慮各級激光放大器作為多束激光共同的孔徑光闌，均采用科勒照明方式。為了保證光強的線性傳輸，一般要求光學系統的部分相干因子遠大1。 即等效光源的尺寸為無限大，空間相干性很小。
一般光學儀器的設計不考慮光源相干性對成像質量的影響。但是與普通的自然光源不同，雖然準分子激光模式數很多，仍具有很強的空問相干性，這使得準確計算像面的光強分布變得復雜，通常的做法是對準分子激光光源進行必要的光束形工作。美國海軍實驗室采用自由運轉激光器輻照散射體，如同電影屏幕的作用，來獲得寬帶的空間非相干光源，并采用科勒照明來消除散射體光強不均勻的影響 。這種方法的缺點在于激光器的能量利用效率太低，從散射體輸出的照明光能量在nJ量級，因此Ni—ke裝置用7臺放電泵浦的預放大器來獲得足夠的信號光能量。為了提高激光振蕩器的能量利用效率，完全可以采用其它的光束整形方法，如利用透鏡陣列和柱狀波導結構，下圖給出了一種用在光刻機照明的準分子激光光束整形光路：激光束經過鍍有增透膜的隨機相位板后耦合到光導管中進一步勻化，光導管的出口作為次級光源使用。實際上，即使是使用科勒照明方式，幾乎沒有不對光源的光強分布進行勻化而直接使用的。
二 像傳遞過程中對成像質量的控制
作為高功率激光系統主體的各級放大器是和像傳遞技術聯系在一起的，這些經過各級放大器的光源或者物面的中間像面也是進行成像質量控制的關鍵位置。在各級放大器對信號進行逐級放大的過程中，必須采取必要的措施對鬼像、雜散光和放大器的自發輻射進行控制，以保持像面良好的信號對比度。在大型固體激光系統中，各級放大器之間都用開關元件進行隔離，防止光路中反/散射的信號光逆向放大，產生不必要的能量損失和可能引起的元件破壞；在打靶光學元件前有倍頻元件來提高信號對比度；而鬼像的影響也主要限制在放大光路中。但是在大型高功率準分子激光系統中，由于直接工作在深紫外波段的大口徑開關很少，各級放大器之間的隔離主要靠平行放置各級放大器，拉開彼此的距離來實現。這種放大器布局對自發輻射放大(ASE)的控制有一定作用，但是對于雜散光和鬼像必須采取另外的措施。
與通常的成像光學系統一樣，各級放大器的自發輻射、雜散光和鬼像主要通過光闌來控制。因此在設計中要使得各級放大器后盡可能有實像存在，可以設置視場光闌來同時控制雜散光和鬼像的強度。由于各級放大器之間沒有隔離開關，各級放大器本身就是“光源”，需要設置合適的擋板來控制其自發輻射和雜散光。
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