为满足聚变用170 GHz回旋管高功率输出和高效率传输的要求，需将高阶工作模式TE_25，10转换为高斯波束；针对这一技术需求，完成了170 GHz、TE_25，10模式高效准光模式变换器的设计，准光模式变换器由辐射器和镜面系统组成。基于几何光学和耦合波理论，完成了Denisov型辐射器相关设计；基于矢量衍射定理和相位校正算法，设计了由一个抛物面镜面、一个准椭圆镜面及一个相位校正镜面组成的镜面系统；使用Surf3D软件对辐射器进行了优化和计算，使用三维全波仿真软件FEKO对镜面系统进行了优化和计算，主要对辐射器微扰幅值、位置分布及相位差进行了优化。所设计准光模式变换器系统的能量转换效率约为95.2%，波束在输出窗处的标量高斯含量约为97.6%，矢量高斯含量约为91.8%，达到了回旋管的应用要求。

为了在有效地检测复杂场景下红外弱小目标的同时保持较低虚警率，在满足算法实现实时性的前提下，提出一种基于引导滤波和分块自适应阈值的单帧红外弱小目标检测。首先，为缓解边缘杂波干扰，采用具有保边特性的引导滤波对图像进行背景估计；然后，利用弱小目标具备的局部灰度最大特性，提出基于软阈值非极大值抑制的九宫格滤波计算目标的概率。通过加权的方式进一步剔除背景，抑制结果中不满足目标特性的区域；最后，针对复杂场景目标检测虚警率和漏检率高的问题，提出一种分块自适应阈值分割方法提取候选目标。实验结果表明，在公开数据集上与Top-Hat、LCM和Max-Median等经典方法相比，所提方法性能优于其他方法，恒虚警下不同复杂度场景的召回率分别达到87.97%、84.93%和86.22%，可有效抑制背景，增强目标信号，提高红外弱小目标检测的召回率，且具有更好的场景鲁棒性。

带状注是指束流截面近似为矩形或椭圆形的电子注，且具有大的宽高比。相对于传统的圆形注，带状注具有很多优点，例如大电流和大互作用面积等。由于太赫兹波具有高频率、宽频带、高传输速率等优点，因此太赫兹科学与技术近年来发展迅速。作为一种新型的真空电子器件，太赫兹带状注器件在高功率、高增益、高效率及小型化方面具有良好的技术优势。但是，带状注在传输过程中易出现Diocotron不稳定性，难以保持长距离稳定的聚焦传输，从而导致带状注的技术优势难以发挥。本文综述了带状注的产生成形方式和聚焦传输方法，以及太赫兹带状注器件的研究进展，同时讨论了它所面临的挑战和未来的发展方向。

提出了一种使用斜光诱导荧光光谱进行激光稳频的方法，该荧光光谱是通过铯原子束与斜入射激光相互作用产生，具有结构简单、可靠性高的优点。斜光诱导荧光光谱的中心峰的半高宽是可调谐的，在不同入射角度下，分别得到了半高宽为16.3 MHz，18.7 MHz，21.7 MHz，24.4 MHz及26.9 MHz的谱线，这些比单峰荧光光谱（实际测量值为42.5 MHz）的半高宽更加窄。当使用中心峰为24.4 MHz的双峰荧光光谱进行激光稳频时，激光频率波动的峰峰值被限制在70 kHz以内，频率稳定度为2.7×10^-11 @ 1s，1.2×10^-11 @ 10 s，4.0×10^-12 @ 100 s，1.4×10^-12 @ 1 000 s，优于使用单峰荧光光谱进行激光稳频时的频率稳定度，3.9×10^-11 @ 1 s，1.4×10^-11 @ 10 s，4.7×10^-12 @ 100 s，3.4×10^-12 @ 1 000 s。该方法有利于提高小型光抽运铯束频标的性能及可靠性。