针对等离子体的应用，基于级联型电压叠加技术研制了一种最高输出电压为20 kV的高压微秒脉冲源，该电源由40个相同的电源模块组成，其单个模块电压等级为500 V，降低了对器件的绝缘耐压要求。电源的输出电压值在0~20 kV之间可调；重复频率在0~10 kHz之间、脉宽在0~30 μs之间可调；该电源的上升沿和下降沿均在1 μs以内。模块化的设计提高了电源的冗余容错能力。将该电源作为产生等离子体的激励源时，其输出的高压脉冲波形稳定，且根据负载对输出高压波形的要求不同，该电源可以方便地进行调节。

激光诱导等离子体点火(LIPI)具有点火位置可调、点火延迟时间短、无侵入式结构等优点,有取代电火花点火的潜力。从火焰核形成与发展的角度介绍了LIPI的基本物理过程,分析了点火过程中的能量沉积和转化。在现有研究的基础上,对包括激光烧蚀等离子体点火、多点激光等离子体点火、预电离辅助激光等离子体点火和重复频率脉冲激光等离子体点火的性能进行了评价,并分析了每种方法的优缺点。指出了当前激光等离子体点火系统存在的问题,包括点火机理不完善、对非预混燃烧系统的点火特性研究不足、最小点火能量高等,并提出了下一步的研究方向和建议。

基于高功率重复频率脉冲功率源的需求, 开展了高功率脉冲充电电源的重复频率特性研究, 分析了基于全桥串联谐振充电原理的恒流充电技术。根据高功率Marx型脉冲功率源的工作要求, 计算了串联谐振充电的各个关键参数。研制的紧凑型高功率脉冲充电电源, 最大输出电压±50 kV, 充电电流2.5 A, 重复频率1~50 Hz连续可调, 可在重复频率条件下长时间稳定运行。该充电电源体积小、质量轻、抗干扰能力和抗负载短路能力强, 已经应用于高功率重复频率脉冲功率源技术研究, 实现了10万次重复频率无故障运行。

为了开展太赫兹器件试验研究, 设计了高重复频率脉冲电源系统。电源输出脉冲电压30 kV, 脉冲电流200 mA, 最大重复频率3 kHz, 脉冲宽度10~100 μs, 采用本地PLC加远程计算机控制模式来实现电源的本控及遥控。对系统的核心部件: 充电电源和脉冲开关的拓扑结构进行了研究, 并开展了仿真和试验。结果表明: 采用LC串联谐振恒流充电技术以提高充电电源工作效率以及在负载打火情况下的可靠性; 基于MOSFET并进行优化设计的串联脉冲开关可以获得快速的脉冲前后沿。电源系统的输出指标满足负载工作要求, 在高重复频率、打火条件下能够稳定工作。

为评定激光指示器对运动目标的指示精度, 通常使用激光光斑测量系统, 测量照射在靶标上波长为1.064 μm的激光光斑位置。而现用激光光斑测量系统的最大探测距离仅为500 m, 需要大幅提高。本文通过分析制约激光光斑测量距离的因素, 研究了提高外场重频激光光斑测量距离的技术途径, 在选用可精确控制快门曝光的近红外高量子效率摄像机的基础上, 设计了快门最优控制策略。在保证激光光斑录取率99.9%的同时, 通过控制摄像机曝光时间, 将激光光斑图像信噪比提高了约2倍多。外场测量时, 对重频激光光斑的测量距离达到了2 000 m, 满足了对运动目标测量的精度要求。

采用快开通功率MOSFET，通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构，设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源(LTD)技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成，可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV，上升沿约7 ns，脉宽约90 ns，下降沿约20 ns，输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑，输出脉冲稳定，实现了模块化设计，可作为重频电磁脉冲模拟源使用。

研制了一种碳纤维分布具有高取向性的碳碳复合材料,并采用该材料制作的阴极开展了相对论速调管放大器的实验研究。实验结果表明: 碳碳复合阴极爆炸发射的点火机制以尖端场增强为主,运行1000发后碳纤维结构稳定,重复频率25 Hz运行时输出微波功率大于1 GW,脉冲宽度大于100 ns,阴极发射电流密度约3.82 kA/cm2。碳碳复合阴极在启动速度、电流延迟时间及阻抗特性等方面性能还有待进一步的研究。

为实现MV级多级气体开关精确触发控制,提出了基于Tesla变压器和Blumlein线的低抖动重频脉冲发生器的电触发方案。完成了Tesla变压器与Blumlein线一体化设计; 优化了初级回路结构及绝缘栅双极型晶体管触发控制电路,减小了初级杂散电感,缩短了变压器次级高电压建立时间及时延抖动; 优化了百kV级自击穿气体开关工作参数,研制出一套多级低抖动电晕稳定开关; 将传统Blumlein线绝缘介质由变压器油更换成高介电常数的MIDEL7131新油,增加了输出脉冲宽度,进一步提高触发能力。最终研制出一台输出电压130 kV、脉冲宽度大于5 ns、重复频率50 Hz、连续工作时间1 min、输出抖动小于10 ns的紧凑型脉冲发生器。