研究了一种改进型螺旋发生器，以解决传统结构螺旋发生器在匝数较多时输出电压波形第二峰值大于第一峰值和输入开关的峰值电流及其电流上升率较大的问题，并进行了数值仿真和实验验证，仿真结果与实验结果基本吻合。通过电磁场分析波传输过程发现：改进型结构增加的一圈会造成额外的反射，使各层间电压同向叠加的时刻发生改变，从而降低了后续更高峰值的振荡。最终研制了一台改进型螺旋发生器，在15 pF的高压电容负载上可产生第一峰值51 kV、前沿50 ns的输出电压波形，整个发生器体积小于0.5 L。之后该改进型螺旋发生器将结合半导体开关实现高压纳秒脉冲触发器的全固态设计。

针对宇航微波器件功率密度越来越大，空间电子可能诱发微波器件发生微放电的潜在威胁，通过设计特殊波导结构，利用电子枪提供的种子电子入射到特殊波导内，在波导内通入大功率微波信号，利用检波器和示波器分别检测透射波形和反射波形，观察微放电现象的持续过程；改变电子入射能量，观测到不同程度的微放电现象，该电子枪提供种子电子诱发波导微放电效应的实验方法为微波器件微放电效应研究提供了重要手段。

表面等离激元自诞生以来已有一百多年的历史, 并逐渐形成了一门新的学科--表面等离激元光子学。 位于金属纳米结构中的局域表面等离激元可产生非常显著的近表面电场增强, 并成功应用于诸多研究领域当中, 而对局域表面等离激元与外界入射光中磁场的相互作用的研究则相对较少。 该研究在前期已有的研究基础之上模拟计算了金属纳米球-纳米圆盘结构间隙处的近表面电、 磁场增强, 研究结果表明该结构在单束紧聚焦径向偏振光束的激发下, 金属纳米圆盘产生局域表面等离激元呼吸模式和上下表面处的电偶极矩模式, 该模式使圆盘中心纵向表面电场得到增强。 由于金属纳米圆盘与金属纳米球的局域表面等离激元电偶极矩的耦合共振相互作用, 可以形成纵向电场得到有效增强的局域表面等离激元共振间隙模式。 通过数值模拟计算研究, 证明该金属纳米结构间隙模式的纵向电场分量相对于径向偏振入射光的有效激发横向电场分量即近表面电场的增强因子高达250倍; 而近表面磁场的增强因子高达170倍。 为了更清晰地展现出这种新型金属纳米结构的光谱特性以及近表面电、 磁场分布特征, 还展示出了该金属纳米结构的近表面电场增强分布、 近表面磁场振幅分布以及近表面电、 磁场共振波长的对比分析, 计算结果表明所提出的金属纳米球-纳米圆盘结构具有明显的局域近表面电、 磁场增强优势以及较宽的频谱波段。 由于本文提出的金属纳米结构具有电、 磁场增强优势, 希望计算结果能应用到更多的研究领域当中, 尤其是生物医学等领域, 为人们抗击疫情提供一点点参考和帮助。

基于同轴传输线结构设计了两种不同喷嘴结构的大气压微波等离子体射流(MW-APPJ)装置，其工作频率2.45 GHz，工作气体为氩气，分别研究了两种不同喷嘴结构对等离子体放电特性产生的影响。仿真结果表明，MW-APPJ在气体喷嘴处会产生高强度的电场，经过优化结构，实现在频率2.45 GHz下，喷嘴处的场强满足氩气电离的击穿场强阈值要求。同时，利用多物理场耦合仿真软件对装置的气流分布进行了稳态模拟，并通过实验对比分析了两种喷嘴结构下大气压氩等离子体射流的基本特性。实验结果表明，不同的喷嘴结构会影响等离子体装置的反射系数随输入功率的变化规律，但并不影响等离子体射流长度随输入功率的变化规律和反射功率随进气流量的变化规律；同时，在大气压下，稳态微波等离子体射流呈现出类金属性，等离子体中的电子只能在很薄的区域中吸收微波能量，因而造成微波的反射功率较大。

介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用，对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点，将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换，可以把对三维问题的分析转化为两维问题求解，从而极大地减小计算开销。针对传统基于差分的2.5D电磁场算法在弯曲形状逼近上有阶梯误差的缺陷，本文提出了基于三角形网格的2.5D时域间断有限元方法（DGTD），并用它模拟了电偶极子与光纤的耦合效率和光子晶体光纤的色散特性。与基于规则网格的2.5D差分方法进行对比。结果表明，文中建立的2.5D DGTD方法对弯曲形状的模拟更加逼真，计算内存占用最大减少10.4%，计算精度最大相差0.011%，计算时间缩短74.9%，计算效率提高。

量子阱红外探测器是继碲镉汞红外探测器之后又一重要的可以在中、长波段和甚长波段工作的红外探测器件。它在长波红外探测、多色探测及其焦平面技术方面表现出比碲镉汞红外探测器更具特色的优势，对量子阱红外探测器的研究将在很大程度上推动我国红外探测器技术的发展。这一探测器的突出优势是其材料均匀性好，制备技术成熟。但是由于量子效率偏低，且无法直接吸收垂直入射红外光，所以需要针对不同的红外探测波段，设计和制备各类光栅或微腔结构来进行光耦合及局域光场增强以有效提升探测器性能。如何更有效提升量子阱红外探测器的光耦合效率，降低暗电流，提高器件工作温度是仍然是目前研究的重点。文中着重介绍和总结了近5年来研究的局域光场增强的新型量子阱红外探测器，从提高探测器光耦合效率、降低器件暗电流和提高工作温度等方面重点讨论各种量子阱红外探测器的新结构和新机理，同时展望了这一探测器的未来发展方向。

为解决因分析物与局部增强电磁场弱相互作用而导致传感器灵敏度偏低的问题，通过引入微流控技术，提出一种基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器。传感器与太赫兹波相互作用产生磁偶极子共振，在0.4~1.4 THz频段内可产生两个吸收率高于98%的谐振峰。同时，通过集成微流通道，极大促进了分析物与位于法布里-珀罗谐振腔内局部增强电磁场的相互作用，传感器灵敏度可达537 GHz/RIU。另外，结构单元设计为四重旋转对称结构，传感器具备良好的极化不敏感和宽入射角度不敏感特性。结果表明，所设计的传感器具有灵敏度高和偏振不敏感等特性，在无标记微量物质检测领域具有良好的应用潜力。