用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型；根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m；当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。

分析了三传输线型脉冲压缩装置的原理，从提高功率增益和小型化角度，在脉冲压缩装置中设计了一种3起端并联绕线的内置型高阻螺旋线结构。建立电路仿真模型和三维结构电磁场仿真模型，分析了高阻螺旋线特征参数对功率增益的影响。根据优化后的结果研制出紧凑型高功率亚纳秒脉冲压缩装置，经测试，前级输入脉冲宽度8 ns，功率1 GW时，输出脉冲宽度1.5 ns，功率3.7 GW，功率增益3.7。经过30万次运行考核，装置内部无滑闪和击穿现象，验证了设计可靠性。

齿轮螺旋线偏差是评定齿轮精度等级及承载均匀性的重要指标，也是齿轮国家标准GB/T 10095.1-2008中规定的四项必检项目之一，其溯源与量值传递基准是齿轮螺旋线样板。高精度螺旋线偏差测量，目前从高精度螺旋线样板结构及制造、研制高精度专用测量仪两个维度开展研究，测量精度得到一定提升，但现有齿轮螺旋线样板结构参数不符合我国1级精度齿轮螺旋线样板的规格要求，已有专用测量仪的测量不确定度也不能满足我国1级齿轮螺旋线样板的测量需求。本文综述了螺旋线偏差的两类常规测量方法与仪器，归纳了齿轮螺旋线样板的设计与结构特性以及国内外高精度齿轮螺旋线偏差测量专用量仪的研究成果，在总结现有典型螺旋线测量仪及专用测量仪不足之处的基础上，提出了一种符合国家标准的等公法线齿轮螺旋线样板及其纯滚动测量方法与仪器，并对其发展前景做出了展望。

为满足现代信息化战争对超宽带行波管的需求，对2～18 GHz超宽带行波管的高频慢波结构进行了研究分析。在传统宽带行波管的基础上引入非翼片加载段的正常色散特性，首次实现2～18 GHz 超宽带高频慢波结构设计，最大带宽达到9∶1。同时输出端螺旋线螺距调整为正渐变分布，能够进一步优化低频段二次谐波抑制比，提高高频段饱和输出功率。结果表明，全频带的基波输出功率达到100 W，二次谐波抑制比优于−3 dBc，2 GHz频点二次谐波抑制比优于−5 dBc，为超宽带大功率器件的设计提供了理论基础。

针对行波管更高工作频率和更大输出功率的发展需要，提出了一种半矩形环螺旋线慢波结构。基于三维电磁仿真软件HFSS的模拟研究表明：调控慢波结构的尺寸可以获得合适的色散特性和互作用阻抗，与现有技术的半圆环螺旋线慢波结构相比较，半矩形环螺旋线慢波结构的色散变化很小，但是具有更高的互作用阻抗值。新结构具有平坦色散、高互作用阻抗、与微细加工技术相兼容以及方便与带状电子束互作用的综合优点。