为了提高磁脉冲压缩电路效率并减小体积, 使用PSPICE电路仿真软件, 采用控制变量的方法, 对影响磁脉冲压缩电路的各个因素进行了理论分析和仿真验证。在以纳米晶材料作为磁芯、总压缩比为100、两级磁脉冲压缩电路体积最小的情况下进行了仿真分析。结果表明, 脉冲上升时间从6.7μs压缩到67ns, 符合脉冲气体激光器对于快放电时间的要求; 在负载电阻为250Ω、一级复位电流在1.09A~9.80A、二级复位电流在3.27A~14.50A时, 系统效率的最大值为81.9%; 负载电阻的取值以及复位电流过大过小都会对效率产生影响。该研究为激光器中磁脉冲压缩电路效率的进一步提升, 以及体积的小型化提供了参考。

为了实现高频率的调制激光输出, 设计了一种驱动系统由信号放大、电流调制、过流保护和具有慢启动功能的直流偏置电路高度集成的半导体激光高频调制系统。此系统采用了结构简单的直接调制方式, 运用线性调频的高频信号去控制半导体激光器发射激光的强度, 从而实现高频调制。在运用OrCAD/PSpice对高频调制驱动系统进行模拟仿真的基础上, 最终研制出的半导体激光高频调制系统实现了频率为40.02 MHz、直流偏置为493.326 mA、正弦波调制电流峰峰值为850 mA的高频调制输出, 调制激光平均功率为300 mW。

从半导体激光直接调制理论出发，对直接调制过程中影响半导体激光器高频调制性能的因素进行了研究；运用PSpice建立半导体激光器等效电路模型，仿真研究了电学寄生参数对半导体激光器调制特性的影响且提出了相应的提高其调制性能的方法。在研究半导体激光器调制特性的基础上，设计了一种半导体激光直接调制系统。运用OrCAD/PSpice对直接调制驱动系统进行仿真。研制的半导体激光调制系统实现了频率为1 MHz、平均功率为1.1 W的调制激光输出。

采用一种通过测量脉冲源对天线的充电电流, 来间接测量天线放电激励电压的方法。首先建立了实际电路的理论仿真模型, 通过理论仿真证明了该方法的可行性。然后在双锥天线的不同绝缘工作气压下, 对其充电电流进行了测量。由天线的充电电流推导出了在不同工作气压下天线的电压波形和放电激励电压。该种方法无需对天线进行改造, 不会引进寄生参数, 不会影响被试对象的工作状态, 且在工程上易于实现。

为了降低用于脉冲气体激光器的全固态磁压缩放电电路的放电延时抖动, 采用PSPICE软件对全固态磁压缩激励电路进行仿真分析, 完成了对充电、磁开关复位以及整个放电过程的初步模拟。模拟结果显示, 初始储能电容电压1V的波动会引起放电时间5ns~10ns的抖动, 抖动时间随着充电电压的升高而降低; 通过采用特制的两级耦合复位回路来降低放电延时抖动, 该复位电路可将放电抖动从微秒量级降低到纳秒量级。结果表明, 降低抖动的关键因素在于充电过程中高频交流纹波经复位电路耦合将磁芯复位到一稳定状态, 使磁开关、可饱和脉冲变压器的工作状态更加稳定。建立的仿真模型, 对低放电抖动的脉冲放电激励电路设计可提供参考。

利用PSpice软件，在考虑互感的情况下对直线型、L型和U1型结构的脉冲形成网络进行电路仿真，同时采用瞬态场路同步协同仿真方法对5种不同连接结构的脉冲形成网络进行三维建模和仿真，并对这5种不同连接结构的脉冲形成网络进行实验，实验结果显示：5种不同结构脉冲形成网络的输出波形的上升沿约为45 ns；U1，U2型和U3型结构的脉冲形成网络输出脉冲的半高宽分别为166，158和154 ns，且其平顶处存在较大波动。将电路和瞬态场路同步协同方法得到的仿真结果和实验结果进行分析和比较，结果表明：瞬态场路同步协同仿真方法能很好地模拟脉冲形成网络的工作过程和输出波形，实验中的匹配负载和开关电感都要比仿真中的大，U型结构脉冲形成网络有利于实现脉冲功率源系统结构的紧凑化和小型化。

在采用锂电池储能供电的降压斩波电路恒流激光二极管驱动源系统的设计中，建立了电池组、激光二极管的集成电路个人仿真程序( PSPICE)器件模型和闭环控制系统模型，经过仿真计算，确定了输出滤波电感电容的参数和实现闭环稳定的比列积分微分调节 (PID)参数，并研究了在负载变化和输入变化的条件下系统的稳定性。研究表明，采用该技术方案能实现恒流源输出电流大于 100 A，输出电压 230 V，电流纹波小于 3%。

利用OrCad软件的Model Editor模块建立了PIN光电探测器的Pspice仿真模型, 对比分析了PIN光电探测器的实验数据与仿真数据, 对PIN光电探测器仿真模型进行修正。最终建立了可用于电路仿真的PIN光电探测器的Pspice模型, 该模型有助于设计人员在工程设计之初, 利用仿真软件对光电接收电路进行仿真优化。

电爆丝断路开关是在电感储能系统中广泛应用的断路开关,其具有结构简单、成本低、截断能力强的特点。介绍了电爆丝工作的基本原理,其本质为一个快速增长的电阻,利用高阻抗来实现断流。通过PSpice软件建立了电流通过电爆丝断路开关工作时,其电阻变化的模型,从而可以仿真电爆丝断路开关的工作过程。设计了一组电爆丝断路开关的实验,PSpice模型仿真结果同实验结果进行了比较。结果发现,该模型起爆时刻,产生电压幅值等方面和实验结果比较接近,说明该模型比较科学合理,对以后的电爆丝断路开关的设计具有较大的参考价值。分析了产生误差的原因及该种仿真方法的局限性。

利用SilvacoTCAD软件，在532 nm激光辐照下，对正对电极结构6HSiC光导开关（SiCPCSS）瞬态电流电场的分布及不同光功率下的伏安特性进行了仿真。结果表明：载流子速率在强场下达到饱和，并且电流电场在主要电流区域沿垂直于激光辐照方向均匀分布。提出SiCPCSS电路模型的建模依据，可以近似条件化简得到PCSS电阻一般表达式的解，建立SiCPCSS载流子迁移率随电场变化的PSpice模型，分析讨论了外电路参数对SiCPCSS导通过程的影响。该模型模拟结果与已有实验结果吻合良好。