针对全电子引信系统安全性, 提出一种基于感应耦合式无线电能传输 (ICPT)原理的高压变换器, 利用初、次级谐振原理实现能量传输。分析了 ICPT系统工作原理, 基于基波法建立了倍压整流电路等效阻抗和负载电压数学模型。采用 Matlab仿真研究了系统工作频率、间隙距离变化对负载电压的影响。仿真结果表明, 通过改变工作频率和间隙距离, 可得到稳定的负载电压。针对仿真结果, 搭建了基于 ICPT原理的高压变换器系统实验平台, 进一步验证了理论和仿真结果的正确性。

本论文主要介绍了一种用来空间上调节光的传播方向跟偏振态的光学薄膜结构。这种结构包含多层图案化的双折射薄膜，每一层都是由液晶聚合物（LCP）构成，这些聚合物的光轴方向由一层图案化的光配向层控制而变化。这种光调制器有两层功能层，第一层的设计是图案化的偏振光栅，光栅向量方向可以空间上变化，已达到空间调制光的传播方向的作用，第二层是一层图案化的光延迟膜，可以调节出射光的偏振态。这种多薄结构的厚度小于1 μm，有助于提供高分辨率的光波前结构。它还可以当做光掩模，用来产生多畴配向结构的光配向层，应用到现代液晶显示器的制造中。为了验证这种结构的实用性，我们成功地制作了这种多层膜结构，并用它在单次曝光的条件下制作了一个两域光配向结构的液晶盒。这种光学薄膜结构在调制光的传播方向跟偏振态方面有着独特的功能，可以广泛应用于微型制造、三维成像、光通信、光计算、光开关等等领域。

基于材料和工艺特点, 对新研锆钛酸钡基CT47型脉冲功率电容器的高压脉冲放电性能和贮存性能进行了分析, 并根据脉冲功率应用场景设计了系列化性能研究实验。实验结果表明, 该电容器温度特性良好, 高压脉冲放电性能稳定, 耐压值高, 绝缘性能好, 为该电容器在脉冲功率领域的应用奠定了良好的基础。

气体火花开关的初始放电过程对研究其工作状态有着非常重要的影响，通过基于网格粒子法-直接蒙特卡罗法(PIC-DSMC)耦合算法模拟了气体火花开关从放电开始到等离子体通道初步形成的完整过程，得到了电子和离子的数密度时空分布变化，分析了间隙中电场分布随时间变化规律，完整清晰地揭示了气体火花开关从放电初始到等离子体通道初步形成的物理过程，并初步开展了气体火花开关击穿过程的光学诊断实验，为进一步深入研究气体火花开关的物理机理打下了基础。

采用Mo，WCu和W分别作为三种气体火花开关的主电极材料，进行放电条件下电极烧蚀实验，研究开关电极烧蚀率和烧蚀形貌，分析电极烧蚀特征。结果表明，Mo，WCu和W开关的主电极烧蚀率分别为3.32×10-2 C-1·m-2， 2.63×10-2 C-1·m-2和1.74×10-2 C-1·m-2，W开关主电极烧蚀率最小。实验后开关的主电极中心烧蚀严重，呈现明显裂纹和烧蚀坑。Mo主电极表面呈现明显熔融态，阴极表面形成大量裂纹(宽度达10 μm)和孔隙(孔径达10 μm)；WCu和W主电极表面形成少量圆球状W突起(粒径达20 μm及以上)。开关外壳内壁沉积了喷溅颗粒。WCu开关外壳沉积颗粒较大(粒径达10 μm)，Mo开关外壳沉积颗粒居中(粒径为2 μm)，W开关外壳沉积颗粒最小(近1 μm)。因此可优先选用具有优异抗烧蚀性能的W作为气体火花开关电极材料。

归纳了影响开关电极烧蚀量的因素，包括开关电极材料、放电条件等，分析了开关电极烧蚀特征与烧蚀后表面形貌，总结了开关电极烧蚀的主要机制——电极加热和电极材料去除机制。为了延长开关工作寿命，提出了减少开关电极烧蚀的措施，包括选用抗烧蚀性能优异的材料作为开关电极材料、采用合适的开关电极结构和优化的放电条件等。

对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计，利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真，研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响，一般情况下，减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻，但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算，计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。

为研制高功率的板条功率放大模块, 对Nd:YAG板条激光器的增益介质的热结构进行了研究。采用有限元方法仿真了高功率激光二极管阵列端面抽运Nd:YAG板条介质的温度、应力分布, 数值模型考虑了抽运光在介质内的不均匀分布。结果表明,板条介质掺杂和未掺杂结合部位温度和应力最高, 是整个板条介质的薄弱环节, 应优化设计避免板条破裂。以此为参考设计高功率放大模块, 而后搭建激光放大链路, 种子光功率2.5 W, 通过一级预放模块四程放大后, 再经过四级功放模块双程放大, 实现了11 kW激光输出。实验中测量了高功率抽运条件下增益介质的温度分布,与数值仿真结果基本符合。

设计了高功率固体热容激光器实验装置.采用二极管阵列泵浦Nd:GGG晶体腔内串联的方式,对激光器的输出特性进行了实验研究,得到输出平均功率8.7 kW,光先效率20%.获得了增益介质内的荧光分布,利用干涉测量法测量干涉条纹表征增益介质受热后折射率变化造成的畸变.

对激光二极管(LD)阵列5向侧面对称抽运Nd:YAG薄片激光器进行了实验和模拟研究。薄片激光器的耦合系统由消像差透镜组和空心光波导组成,采用15 mm×1.5 mm的Nd:YAG薄片进行初步实验,实验得到薄片激光器的激光输出平均功率为65.7 W,光-光转换效率为10.5%,同时增益介质内具有较理想的荧光分布。同时考虑激光二极管在快轴和慢轴方向的发散特性及增益介质侧面的散射特性,采用光线追迹法,模拟并分析了增益介质内抽运光分布,模拟结果表明耦合系统具有88.3%的耦合效率,同时增益介质内具有较理想的抽运光分布,且与实验结果相吻合。