针对GaN基正装结构的LED芯片存在电流分布不均匀的问题,对传统的电极结构进行优化设计。通过建立有限元分析软件COMSOL的三维仿真模型,对传统结构和优化电极结构的芯片有源层电流分布进行了仿真,结果表明优化后的芯片电流分布更均匀。然后制备了不同结构的LED芯片进行光电性能测试,发现将N电极形状改变为扇形结构能提高LED的出光效率,在输入电流为20 mA时,LED芯片的输出光功率为31.84 mW,出光效率为52.03%,相比传统LED芯片出光效率提高了6.14%。

实现了对射流式氧发生器的三维仿真模拟, 给出了氧发生器内部流场结构、各组分的分布状态等信息。研究了射流孔结构对氧发生器性能的影响。指出即便是具有相同比表面积的不同射流孔排布方式, 也会对发生器性能产生影响。此外, 逆向射流式氧发生器反应器中气体从双侧进入对于减小发生器对气体的阻力具有重要作用。

介绍了磁绝缘传输线的阻抗大小、传输电压及电流大小对其产生的空间电子流大小及阴极电子鞘层厚度的影响。运用CHIPIC软件建立四层圆盘锥形磁绝缘传输线A层的近似化三维模型进行模拟，对比理论计算值与模拟值，并与相关文献的二维模拟结果进行对照，验证三维模拟的正确性。最后，模拟研究了圆盘锥形磁绝缘传输线阴阳极之间的间距变化对传输效率的影响。

基于对125 kV直线型脉冲变压器驱动源(LTD)模块的实验研究, 设计了脉冲形成线为Blumlein结构的150 kV LTD模块, 并在此基础上设计了输出电压600 kV、四级模块串联运行的LTD装置。根据理论计算的结果选择了LTD次级线圈的尺寸, 通过电路和3维模拟, 分析了不同输入方式对输出脉冲波形的影响, 结果表明: 左端输入方式输出脉冲波形好于右端输入方式; 与单边输入方式相比, 双边对称输入方式得到的载脉冲波形的前沿更好。根据600 kV LTD装置的设计参数进行了电路模拟, 在40 Ω匹配负载上得到的输出脉冲波形前沿(10%～90%)约30 ns、平顶约110 ns、后沿约30 ns、幅值约600 kV, 满足绝缘耐压要求。

采用高频场软件对输入腔、中间腔和输出腔的高频特性进行冷腔分析。利用3维粒子模拟软件对L波段强流相对论速调管进行整体建模,模拟分析了整管工作情况,并讨论了3维模型中输入、输出耦合结构的引入对结果的影响。模拟参数为:电子束电压500 kV,电流5 kA,微波频率1.3 GHz,输出平均功率600 MW,效率约25%。

半导体激光器抽运耦合系统是固体激光器的重要组成部分。非成像系统空心透镜导管构成的耦合系统非常适用于大功率的半导体抽运阵列。为了给出透镜导管耦合系统的最佳结构, 需要研究抽运光束在耦合系统内及输出面的分布。利用几何光学理论, 在三维空间内, 建立了空心透镜导管中抽运光束传播的数学模型, 推导了光束传播的三维轨迹方程; 在全三维光线追迹的理论分析基础上, 开发了模拟透镜导管耦合系统传输光线的3D计算机仿真软件; 通过该软件可以自动获得全部抽运光线在透镜导管耦合系统中的真实传输路径及在耦合系统输出端面的分布。最后探讨了抽运光束通过空心透镜导管耦合系统后的能量转换效率。计算结果表明, 空心透镜导管的能量转换效率可以达到96.08%以上。

对应用于Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的一种输入耦合器进行了分析,并利用三维电磁模拟软件HFSS和ISFEL3D对其进行了模拟与设计.研究结果表明,该输入耦合器具有较高的能量耦合效率,并能在Ka波段获得高纯度的TE₀₂₁谐振模式.

对新型回旋速调管放大器的链式群聚腔-TE模簇腔进行研究,通过三维电磁模拟对其进行分析和计算,讨论了损耗介质对群聚腔Q值的影响,以及内外腔耦合孔数量对谐振特性的影响.模拟计算结果和冷测实验吻合得很好.最后,为正在研制中的Ka波段三次谐波倍增回旋速调管放大器设计了一种链式群聚腔.