纳秒脉冲电场消融要求在100 Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100 Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。

介质阻挡放电 (DBD) 在工业中得到广泛应用，但效率限制了它的进一步应用。提出了一种DBD结构和针板结构相结合的三电极结构。将正极性脉冲电源施加在DBD电极上，负极性脉冲电源施加到针板电极上。分析了不同结构下三电极DBD的放电特性、现象和光谱强度。结果表明，三电极结构更加有利于DBD放电通道的产生，其放电均匀性、发光强度均强于双电极DBD，特别是在丝网接地电极条件下，放电更加强烈。当三种电极结构正极性电压维持在11 kV，负极性电压为−5 kV时，丝网接地三电极中DBD的放电电流峰值达到1.54 A，而实心接地三电极和传统双电极中DBD的放电电流峰值为1.14 A和0.74 A。在负极性脉冲维持期间，针网间隙处于击穿状态，DBD放电出现很大的放电电流。在三电极结构中，随着施加在针板上负极性电压的升高也使三电极DBD放电更加强烈。不同结构下的DBD的放电光谱表明在丝网接地时三电极DBD激发粒子的光谱强度最强。这一趋势与DBD放电电流和功率一致。

提出利用P型开关作为充电管、N型开关作为放电管串联形成半桥结构，将其门极也短接，以同一个信号同时驱动充电管和放电管。再利用共原边的串心磁环驱动方案，只需一个半桥电路就可以从原边同时传递驱动功率和信号，同步驱动所有充电管和放电管，大幅简化了脉冲电源结构和尺寸，降低了成本。以此搭建了24级固态Marx发生器，在10 kΩ阻性负载上，获得了10 kV、1 kHz、5 μs的高压方波脉冲，验证了方案的可行性，该电源主电路的尺寸仅为20 cm（长）×13 cm（宽）×5.5 cm（高）。

随着脉冲功率技术的发展，纳秒脉冲电场被逐渐应用到等离子体水处理、不可逆电穿孔肿瘤消融等技术中。为了满足纳秒脉冲的应用需求，电源需要输出十几kV高压，拥有纳秒窄脉宽和快速的上升沿，同时尽量减小电源体积，降低成本。该纳秒脉冲电源采用电感隔离型Marx发生器结构，电路可以实现模块化叠加，电感隔离可以减少开关数量，抬升充电电压，以获得更高的电压输出。所设计的驱动电路仅需一路控制信号和一个直流供电模块，经功率放大和磁隔离后可同时控制所有放电管，该驱动电路结构简单、成本低、体积小，耐压水平高。所设计的24级电源样机，在50 kΩ阻性负载上，可输出0～14 kV电压，频率0.5～1 kHz，脉宽500 ns。该电源主电路的长宽高尺寸仅为23 cm×10 cm×12 cm。

随着红外技术的不断发展，空间大口径红外光学元件的需求日益增长，其各项制造指标也逐渐接近可见光级光学元件的制造要求，由此对新型空间红外光学元件的加工和检测技术均提出了更高的挑战。针对大口径的高陡度超薄硅基红外透镜，提出了以超声铣磨-机器人研抛-离子束精抛为工艺链路的加工方案，改善了传统红外工艺路线存在的低效率、表面高频误差等问题。针对凸非球面轮廓检测中支撑引起的测试误差，在粗抛和精抛阶段分别采用了柔性缓冲支撑与三点强迫位移支撑方法，有效解决了大口径高陡度超薄透镜测试中的支撑变形问题。经过理论仿真与实验验证，证明该测试方法具有较好的一致性。通过改进的轮廓检测方法，实现了轮廓测试中支撑误差的准确分离，有效提升了加工的极限精度。最终大口径红外透镜凸非球面加工精度达RMS λ/50 （λ=632.8 nm），满足设计指标要求。

为了调节固态Marx发生器输出脉冲的边沿，提出了一种新型的的驱动电路，该方案通过调整充放电管的驱动电压，结合驱动电路的硬件结构，调节米勒平台时间，进而调整充放电管开通速度，实现了对于高压输出脉冲的边沿调节，其结构简单，不需要每级独立的控制信号。对于该电路中驱动电压和开关管开通速度的关系建立了模型进行了推导。结合理论分析结果设计了驱动电路的参数，仿真结果表明该驱动电路能够调节输出脉冲边沿。搭建带有设计参数下驱动电路的固态Marx发生器在容性负载下和阻性负载下进行了实验验证。利用该方案实现了对于6级Marx电路的3.6 kV输出脉冲在55～7.7 µs的边沿调节，验证了该方案的可行性，并对比分析了不同阻性负载对于脉冲边沿造成的影响。实验结果表明：该电路在提高固态脉冲电源的边沿调节性能方面有独特的优势。

在诸如粒子加速器等应用中，要求高压脉冲的电压、电流顶降尽可能低。减小顶降的常用方法是增加储能电容器的容量，但代价是系统的能效较低、体积较大、功率较高。另一种方法是插入一些特殊级来补偿电压顶降。在固态Marx发生器中，当谐振电感和补偿开关串联起来与普通级中的主电容并联时，就得到了补偿级。本文在16级单极性固态Marx发生器中加入了四个基于谐振电路的补偿级，以补偿不同负载、不同脉宽下的电压顶降。在放电过程中，将正弦电压的近线性部分加到负载上作为补偿，实现了几乎无电压顶降的矩形脉冲。不同的补偿级数可以对电压顶降进行不同程度的补偿，补偿效果也是可调的。此外，只要关断谐振管，这些补偿级也可以作为固态Marx发生器中的普通级工作，从而加以利用。由于谐振补偿级中的电容也与Marx电路中的电容并联充电，因此不需要辅助电源充电。实验结果表明，在400 Ω和5 kΩ阻性负载上，2.5 kV和10.5 kV脉冲的电压顶降分别都能得到理想的补偿。为了获得更好的补偿效果，脉冲宽度应小于正弦电压的近线性部分的长度。

设计了一种基于Marx电路的方波脉冲电源，该电源采用磁环隔离驱动方案与全桥Marx电路相结合，实现了正极性、负极性和双极性高压方波脉冲的输出，解决了常规脉冲电源只能输出特定极性脉冲的限制。对电路的运行模式经行了理论分析，并搭建了16级实验样机。实验结果表明：在空载条件下，实现了频率1 kHz，幅值10 kV的正极性、负极性及双极性高压方波脉冲输出。其最小脉宽1 µs，极性可调。该脉冲电源结构紧凑，可以实现输出电压、脉宽、脉冲极性可调。最后使用该方波脉冲电源驱动平行板介质阻挡放电反应器。结果表明：该方波脉冲电源可以作为介质阻挡放电驱动源。

提出一种基于谐振电路与脉冲变压器结合的高压脉冲实现方案，该方案利用电容与电感的谐振效应，结合脉冲变压器的升压作用，在仅使用一个半导体开关的条件下，实现高压脉冲的输出，其结构简单，成本低，并且可实现零电压关断。并对于电路的运行模式进行了理论分析，搭建了原理样机进行实验。容性负载条件下，实现频率1～ 15 kHz、幅值0～ 10 kV可调的高压脉冲输出，对比分析了续流支路以及续流电阻对于输出高压脉冲波形的影响。利用该脉冲电源进行DBD放电实验，成功驱动介质阻挡放电反应器，验证了该方案的可行性。