超连续谱光源在很多领域具有广泛而重要的应用，过去40多年一直是国际研究热点之一。但一方面由于普通双包层光纤与光子晶体光纤模场不匹配会导致较高的熔接损耗和耦合损耗；另一方面受高质量超快光纤脉冲激光器输出平均功率的限制，目前超连续谱光源的最高输出平均功率只有50 W。报道了一种全光纤结构的超连续谱光源，输出平均功率为 70 W。由于整个装置采用一种新的超连续谱形成机制，较好解决了普通双包层光纤与光子晶体光纤由于模场不匹配导致的较高熔接损耗和耦合损耗；降低了对脉冲泵浦源光谱质量的要求。

傅里叶望远术是一种主动式的高分辨率成像技术，它使用激光发射阵列产生的干涉条纹场去照射目标，然后用探测器接收回波信号，再对回波信号作相应处理重构出目标图像。在实验室验证实验中，抽取目标频谱的干涉条纹不是由发射阵列产生的，而是通过改变光束位置的方式获得。对直线干涉条纹抽取目标频谱的原理进行了论述，并提出了一种新的光束移动方式。在抽取的目标频谱阵列、实验仪器的要求和还原目标频谱的迭代方式这三个方面与现有的两种光束移动方式进行对比，结果显示：这种新的光束移动方式降低了对试验设备的要求和简化还原目标频谱的迭代算法，为确定验证实验中的光束移动方式和后续的数据处理提供了参考依据。

为实现二极管激光器垂直阵列输出光束具有小发散角、高指向精度的特点，简述了快轴准直(FAC)微透镜的光束准直原理，分析了调节装置的精度要求及透镜选择等问题。通过光学成像方法实时监测二极管激光bar条的近场像和远场像，对FAC透镜分别进行粗调节和细调节，获得了20个bar条连续输出2 kW,垂直阵列二极管激光快轴准直光束远场发散角4.4 mrad，bar条间准直光束指向精度不大于±1.7 mrad的准直效果，并对监测精度进行了简要分析。对影响光束准直效果的因素进行了分析，指出了工艺优化的重点。

研究了影响激光透明陶瓷透光性能的主要因素，讨论了陶瓷内部气孔和杂质颗粒等散射粒子、晶界结构中晶界折射率与晶粒折射率的差异以及晶界表面粗糙度等因素对陶瓷透光性能的影响，并定量分析了激光陶瓷透过率随气孔尺寸、气孔率、晶粒相对晶界折射率以及晶界表面粗糙度的变化关系。结果表明： 陶瓷的透过率随着气孔率的减小而增大，但透过率随气孔尺寸的增大而呈现出周期性振荡，且当气孔尺寸与入射光波长可比拟时，陶瓷的透过率会明显降低;在晶界结构中，晶界的折射率与晶粒的折射率相差越小，陶瓷的透过率就越高；晶界表面粗糙度越大，透过率越低。然而，晶界折射率不同于晶粒折射率,这使得其陶瓷透过率降低的程度比对晶界表面粗糙度的影响明显得多。在陶瓷制备过程中，需要重点排除尺寸与入射波长可比拟的气孔， 以抑制晶界结构中第二相的产生。

采用理论与实验相结合的方法研究了激光二极管阵列泵浦的Cr4+:YAG被动调Q Nd：YAG激光器的输出特性。重点分析了调Q晶体小信号透过率和反射镜的反射率对激光器的输出能量、脉冲宽度的影响。对数值模拟结果进行了实验验证，数值计算与实验结果基本一致。研究结果表明，在特定的激光晶体参数下，Cr4+:YAG被动调Q激光器的输出能量与脉冲宽度由调Q晶体的小信号透过率和输出镜的反射率决定：输出能量随着小信号透过率增加而减小，对应于一个调Q晶体透过率，有一个最佳反射率使输出能量最大；脉冲宽度随着初始透过率与反射率的增大而增大。of Cr⁴⁺:YAG passively Q-switched laser

报道了一种由纤芯直径分别为15 μm和25 μm的大模场光纤组成的全光纤脉冲放大器模块。当注入脉冲宽度为10 ns，重复频率为1 Hz，光谱宽度为0.3 nm，脉冲能量为80 nJ的激光脉冲时，经过两级放大输出的激光脉冲峰值功率为30 kW，单脉冲能量为300 μJ。此外，实验研究了该放大器模块输出的时间特性。研究发现：由于受激布里渊散射(SBS)效应，限制了单纵模光纤激光在光纤中的高能量放大，采用宽带激光脉冲可以有效地抑制SBS效应，提高光纤放大器的SBS阈值。

谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。反射布拉格光栅衍射旁瓣是影响谱合成效率的主要因素。建立了sinc切趾布拉格光栅谱合成理论模型，采用传输矩阵法，分析了光栅参数对切趾光栅衍射特性的影响，以及入射光束光谱宽度和发散角对谱合成效率的影响。计算结果表明：sinc切趾布拉格光栅可有效抑制衍射旁瓣的影响，其一级衍射旁瓣和二级衍射旁瓣的峰值分别由62%和36%下降为0.57%和0.12%。通过优化光栅参数，利用sinc切趾布拉格光栅可实现窄光谱间距、高谱合成效率的多光束谱合成。切趾后，在10 nm的带宽内，参与谱合成光束的数目由7束增加为25束。对于波长为1 064 nm和1 064.4 nm的两束光谱合成，当入射光束光谱宽度小于0.15 nm，且发散角小于0.8 mrad时，谱合成效率达90%以上。

针对附加像差为离焦的情况，对焦面位置误差、离焦量误差、图像对准误差以及图像噪声等因素带来的波前传感误差进行了数值模拟，并给出了确定焦面位置、对准焦面图像和离焦面图像、精确计算分光比、确定离焦量以及处理图像噪声的方法。使得传感结果的均方根误差分别由0.088 8λ,0.059 0λ,0.128 4λ,4.170 6λ,0.152 6λ降为0.002 1λ,0.002 1λ,0.002 1λ,0.002 1λ,0.029 2λ。结果表明:这些方法可以有效地减小传感误差，大大提高了传感精度，为相位差法的实际应用提供了重要的技术支持。

为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏, 屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系，论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性，以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。

对傅里叶望远术系统进行了多个目标的成像过程模拟，针对不同配置的T型等间距天线阵列，利用Strehl值作为判据对系统成像质量进行分析。计算和重建结果表明：T型三等臂天线阵列采集到的目标频谱分布在水平和竖直方向的均衡性最优，重建像及Strehl值对各种目标均较好；在此三等臂结构下，设置单臂天线个数为3~18，对多个目标进行重建，由重建像及其Strehl值分布曲线的分析可见，单臂天线个数小于等于10时，天线数的增加将明显提高重建图像的质量和可识别性；单臂天线个数接近10时，重建的目标像已具备较好的可识别性；单臂天线个数大于10后，天线总数增加对提高目标可识别性作用有限。

图像关注焦点(FOA)检测是基于人眼视觉关注模型的图像感兴趣区提取的关键技术。为了更加精确、合理地搜索图像关注焦点，提出一种基于双阈值视觉关注模型的FOA检测算法。算法首先提取图像的亮度、颜色、方向和离散矩变换(DMT)特征，生成各个特征对应的特征图；然后将各特征图合并为一张包含多种特征的显著图；最后根据显著图的灰度直方图建立静态阈值与动态阈值，确定图像关注焦点的位置与数量。实验结果表明：新算法在图像关注焦点检测的准确性上较Itti模型有更为优秀的表现，更符合人眼视觉的关注习惯。

连续波化学激光器运转时，位于主喷管叶片内的副气流的分流管道壁面将被主喷管叶片加热而形成热壁面。通过3维的数值模拟，分析了单端、双端不同供气方式下，热壁面对分流管道流场特性的影响。热壁面将使总管气流总温沿着气流的流动方向逐渐升高，由此引起的支管入口总温的升高会降低支管的流量。无论是单端供气,还是双端供气，热壁面引起的管道流量波动幅度都要远大于绝热壁面的情况，最大波动幅度达2.16%。对进入总管的气流预热，适当增加供气总温，或将冷却管道与供气管道分开设计，气流总温变化引起的流量波动将会得到一定地抑制。

使用1 053 nm脉冲激光分别辐照铝合金单板和铝合金/水结构，通过表面形貌观察、温度场分析、熔穿时间测量等手段，分析了水的存在对铝合金壳体烧蚀的影响。运用有限元软件ANSYS，建立了脉冲激光辐照下单板及结构温度变化的数值模型，计算了铝合金表面熔凝区域的尺寸，并与实验结果进行了对比。结果表明：在相同的实验条件下，辐照8个激光脉冲时，铝合金单板即被熔穿，而辐照10个脉冲后铝合金/水结构仍未发生熔穿，且结构中铝合金表面的熔凝区域要小于单板情形中的熔凝区域，这表明水的存在对延缓铝合金板的烧蚀有较大的作用。对于单板情形，计算结果与实验结果符合较好，而对于铝合金/水结构情形，数值模拟放大了铝合金壳体的温升，这主要是因为数值模拟程序未考虑水的对流及沸腾换热对计算结果的影响。

根据变换光学理论，提出了利用超常材料调控光束束宽及将有限束宽光束变成线光束的理论方案，得到了所需超常材料的介电常数和磁导率的解析结果。应用这些结果，可以实现对光束束宽的调控或者将有限束宽光束压缩成线光束。利用有限元分析方法进行全波仿真，仿真结果与理论相符合,可应用于压缩或扩展电磁波束的能量密度。线光束中心处的场能量密度极大，可应用于增强非线性光学效应等方面。

分析了雨中能见度测量值偏高是由于雨滴的前向散射效应的原因。针对这一情况，在假设雨滴谱分布满足Marshall-Palmer分布条件下，提出了激光雷达前向散射修正模型。利用自行研制的CSY2型能见度激光雷达在孝感、北京进行了为期半年的比对实验。结果显示：在中雨和大雨条件下，利用该修正算法能大大减少能见度测量误差。

采用控制体积法，从质量和能量守恒角度，推导了激光辐照下复合材料树脂基热分解时温度变化的基本方程。用多步模型描述树脂的热分解反应。提出了热分解气体的1维运动假设，这使得可以在3维情况下考虑热分解气体对流传输的影响，且在不引入力学量的前提下实现3维温度场模型的封闭。考虑到树脂基复合材料的各向异性，对部分分解材料的导热率计算公式进行了推导，并重新推导了部分分解材料对激光的吸收系数计算公式。在一定的简化下，推导的能量守恒方程与文献结果一致。

研制了用于超快激光等离子体诊断的Schwarzschild型正入射显微镜，该显微镜工作波长为182 nm，数值孔径为0.1，放大倍数为10。根据诊断要求设计了Schwarzschild物镜的光学结构，计算了物镜的光学传递函数，结果显示,设计的物镜在±1 mm视场范围内像方空间分辨力可达125 lp/mm。根据系统工作波长和光线在镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜，制作了Schwarzschild显微镜光学元件，镀制的膜系周期厚度为9.509 nm，周期数为30，对18.2 nm波长的反射率约31.1%。利用激光等离子体光源对24 lp/mm网格进行了成像实验，实验结果表明:系统在中心视场的分辨力为3 μm，600 μm内视场的分辨力为5 μm。

作为X光测量的重要器件，X光二极管的研究和改进工作一直颇受重视。通过对储能系统和输出系统的重点研究与优化设计，研制出了新型超快响应X光二极管(XRD-Ⅱ)，并在8 ps短脉冲激光装置上对探测器的性能进行了研究。实验结果表明:XRD-Ⅱ的阻抗匹配特性得到提高，耐压能力达6 kV，上升时间达40 ps，半高全宽达80 ps。标定实验给出的灵敏度结果也说明其灵敏度得到了保证。超快响应X光二极管的成功研制可大大提高X光诊断的时间分辨力，为实现精密定量诊断提供有利条件。

以间苯二酚-甲醛为原料，结合自制活动式微模具成型工艺制备不同厚度和密度的碳气凝胶薄片，采用密度为10 mg·cm-3的SiO2溶胶为“粘合剂”，获得单元薄片厚度在100～580 μm，密度在50～400 mg·cm-3范围内变化的5层密度渐变碳气凝胶靶型。重点研究了该特殊靶型内部C/SiO2气凝胶层间界面情况。采用场发射扫描电镜(FESEM),X射线相衬成像仪等对靶型整体结构及碳气凝胶单元薄片表面和内部微观结构进行了表征。结果表明：胶粘层SiO2气凝胶厚度约为15 μm，厚度一致，远小于碳气凝胶层厚度且与碳气凝胶薄片的胶粘程度较好，界面平整，靶结构均匀。(Shanghai Key Laboratory of Special Microstructure Materials and Technology， Tongji University， Shanghai 200092， China)Abstract：Key words:

为了诊断测量激光驱动冲击波，研制了具有空间分辨力的成像型速度干涉仪。该干涉仪主要包括输入部分、像传递部分及干涉部分，探测光采用波长为532 nm的单纵模激光。 在靶位放置一分线板，经过测量，其空间分辨力小于10 μm。基于天光KrF准分子激光系统的参数，设计并自制含有烧蚀层的单台阶金属靶，利用成像型速度干涉仪测量到了金属铝靶内的冲击波速度。

研制了一种新型的预电离结构——管状预电离器，并将其应用于可调谐TEA CO2激光器。利用光栅选线方案，采用光栅谐振腔，实现了激光的调谐输出。在输出耦合率为50%、气压为40 kPa的条件下，10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线获得的最高电光转换效率，分别为9.5%，9.7%，9.8%，9.8%。实现了激光器的高重复频率可调谐输出运转，测量了上述4条谱线激光输出的脉冲能量及平均功率,在输出耦合率为50%、气压为30 kPa的条件下，重复频率最高可达190 Hz, 此时的10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四线的平均功率分别为322，321，340，338 W。

以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料，制备了有机气凝胶和碳气凝胶，并对其进行二氧化碳活化。X射线衍射(XRD)测试表明，二氧化碳渗入到碳气凝胶网络结构发生反应，造成(002)峰和(100)峰减弱;扫描电子显微镜(SEM)测试表明,活化没有破坏碳气凝胶的骨架结构，而是增加了大量的nm尺度微孔，从而大大提高了碳气凝胶的比表面积和微孔比例。在1 mol/L KOH电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试，电极材料电化学性能稳定，具有较好的可逆性，在1 mA/s电流密度下进行充放电测试，得到活化前电极比电容为103 F/g，活化后由于比表面积的增加，比电容达到371 F/g，是一种理想的电化学电极材料。

为了研制低损耗、高性能的193 nm氟化物增透膜，研究了基底和不同氟化物材料组合对氟化物增透膜的影响。在熔石英基底上，将挡板法和预镀层技术相结合，采用热舟蒸发方式制备了不同氟化物材料组合增透膜，对增透膜的剩余反射率和光学损耗等光学特性，以及表面粗糙度和应力等特性进行了测量和比较。在分析比较和优化的基础上，设计制备的3层1/4波长规整膜系AlF3/LaF3增透膜在193 nm的剩余反射率低于0.14%，单面镀膜增透膜的透射率为93.85%，增透膜表面均方根粗糙度为0.979 nm,总的损耗约为6％。要得到高性能的193 nm增透膜，应选用超级抛光基底。

采用多孔阳极氧化铝(AAO)模板脉冲电沉积法制备了强辐射源用铜纳米线阵列靶，并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对其进行了结构表征。结果表明：去除AAO模板后铜纳米线平均直径比去除AAO模板前的平均孔径大32%，长度缩短5%。对电沉积2 000 s的样品进行铜纳米线长度分布表征，结果显示:距离模板圆心越远，铜纳米线越长。与超短脉冲激光相互作用实验结果表明:纳米线平均长度在18~50 μm范围内，铜Kα光子产额先随纳米线长度增加而增加，当长度大于33 μm时，铜Kα光子产额开始下降。

利用数值孔径为0.14的显微物镜聚焦中心波长800 nm、脉宽120 fs、重复频率1 kHz的飞秒激光，采用焦点逐线扫描等距下移方式，选取的入射平均功率为30 mW，加工速度为300 μm/s，对瑞利-泰勒(R-T)不稳定性实验靶用的厚度1.5 mm聚苯乙烯(PS)薄膜-聚4-甲基-1-戊烯(PMP)泡沫双层复合长条块体样品进行精确切割成型，并与纳秒激光切割情形对比。结果表明：利用飞秒激光微加工有效控制了切割区变形和材料分层，获得了整齐的切割边缘和平坦的切割面，样品最大切割深度超过800 μm。

用无色散X射线谱仪分别在靶前后测量了飞秒激光辐照铜箔产生的Kα X射线，获得了能量转换效率。入射激光脉冲宽度33 fs，能量在50 mJ～5 J，强度1017～1019 W/cm2。靶后发射的Kα X射线强度随入射激光能量的增加而增加，其单色性较靶前好。采用100 μm厚靶，其能量转换率为2.2×10-5。

激光聚变内爆实验中，在燃料中掺杂少量比例的中高Z材料，用X光光谱和X光成像测量掺杂元素的发射信息，诊断燃料的温度、密度和压缩形状。用辐射流体力学数值计算和X光成像后处理程序综合分析方法，给出了内爆靶丸优化设计，并讨论示踪材料在X光诊断中的作用。结果表明:在靶丸燃料D2中掺原子分数约1.0％的氩，内爆压缩中子产额下降约15％。由于氩线发射使整个燃料区X光发射强度提高约50倍，X光成像区域增大约30％，有利于实验诊断测量燃料芯部。为了测量燃料区的边界，在CH内壳层涂厚度0.05 μm的硫，分析表明硫Ly-α单能成像大小与流体力学计算的燃料区大小一致，可用于诊断燃料最终压缩界面。数值分析结果得到了神光Ⅱ间接驱动内爆物理相关实验的验证。

根据实现快点火激光的预估参数要求，分析了非相干组束和相干组束是否可满足快点火所需的激光功率密度和能量。引入与实际情况相当的畸变波前分析远场焦斑，为了满足能量要求非相干组束需要组合更多的光束，并改进驱动器的稳定性将角漂控制在±2 μrad范围内；相干组束可获得更小的焦斑有利于提高功率密度，同时可降低对能量的要求，但仅对单路光分别进行波前补偿并不能提高能量集中度，需要引入复杂的监测和控制设备对整个通光孔径内的波前(包括束内和束间)进行全局控制。基于目前提出的参数要求和波前校正能力，非相干合成更易实现快点火，但相干合成则具有更广泛的应用潜力。

从统计光学出发，建立了带旋转毛玻璃干涉成像系统的信噪比理论模型，分析旋转毛玻璃参数、光场相干性与系统信噪比之间的关系。模拟计算和实验结果表明：旋转毛玻璃降低了干涉成像系统中光场的相干性，增大了曝光时间内采集的不相关散斑场个数，从而抑制了相干噪声;旋转毛玻璃表面粗糙度的增大,相关长度的缩短,转速的提高都会减小光场的相干时间。为了得到较理想的系统信噪比，应控制旋转毛玻璃参数使旋转周期约等于CCD曝光时间，并使光场相干长度为测试光和参考光间光程差的2～5倍。

宽带脉冲产生器的谐振特性决定了产生电磁脉冲的频谱，分析了带耦合器的同轴1/4波长谐振器在负载为非完全匹配天线时，天线反射对谐振特性的影响。通过建立级联二端口微波网络分析模型，将非匹配负载的反射系数计入等效耦合器反射系数中，得到了输出脉冲及辐射场频谱与负载反射系数的关系式。数值模拟了包括谐振器、耦合器和天线在内的整个宽带脉冲辐射系统，得到的辐射场频谱与理论预期相符。由于负载反射的影响，在中心频率两侧产生了两个副峰，在高功率实验中也观察到了该现象。

针对阵列天线在大反射面馈电中的应用，设计一种基于电磁带隙(EBG)结构的馈源阵列。在深入研究EBG结构带隙特性的基础上，制作一个基于EBG结构的六边形7元微带天线阵，并对其性能进行了实测和分析。结果表明：EBG结构可以有效抑制天线阵元之间的互耦，改善天线匹配及圆极化特性；基于EBG结构的六边形馈源阵列较无EBG结构性能有较大提高，适用作反射面天线的焦平面馈电阵。

新型无线局域网双频段微带贴片天线采用50 Ω微带线进行馈电,采用在贴片切槽设计方式，实现了微带天线在双频段工作的要求。其中心工作频率分别为2.44 GHz和5.20 GHz，相应的工作带宽分别达到了200 MHz和1.20 GHz。该天线具有小尺寸、结构简单、制作简单，低成本和在各工作频点处具有良好的方向性等优点，而且只需简单修改辐射贴片上的缝隙尺寸参数，就可以实现对天线高频段和低频段的调节。

采用荷电圆盘雷云解析模型作激励源，利用电介质击穿模型进行了地闪先导放电高分辨力3维数值模拟，得到了50 m分辨力的地闪放电图样与先导近地500 m时的地面电场分布(峰值-164.9 kV·m-1)，结果与实际观测值相符。模拟中通过高维样条插值实现了计算空间与评估区域的分辨力转换(50 m到1 m)，构建评估模型，可以进行雷电防护系统的数值评估试验。用该方案对一种雷电防护系统概念模型进行了试验，结果显示：系统10 m高、-1.5 MV激励的条件下，5 m高处的雷击概率以系统为中心随距离增加而增大，系统投影区域雷击概率为0；由于先导激励地面电场的非对称性，保护区范围各向分布极不均匀。通过此方案可以得到系统作用下精细的雷击概率分布，适用于雷电防护系统效能评估。

为设计输出高功率、高频率的W波段辐射源提供一个可行的方案,对一种具有开放式圆柱光栅的三反射球面镜准光腔大功率辐射源,在理论计算和PIC模拟仿真的基础上,完成了理论设计，装配出实验系统，并进行了热测实验。实验中采用了束流脉宽为70 ns的环形电子注，引导磁场为2.2 T，二极管电压为557 kV，电流约为1.8 kA，实验测得在W波段有1.2 MW的峰值功率输出。

采用理论推导、计算模拟和实验测量3种方法，对重入式谐振腔电磁场稳态建立的瞬态物理过程进行研究，得到的结果相一致。阐明了电磁场建立的瞬态物理过程，结果显示：电磁场稳态建立时间与谐振腔的固有谐振频率成反比，与品质因子成正比；仿真模拟和理论计算偏差小于0.8%，实验测试和理论计算偏差小于2.5%。

磁控管结构以及类磁控管结构(无阴极)是具有衍射输出结构的磁控管最基本的组成单元，分析这两种结构的色散关系是研究具有衍射输出结构的磁控管模式转换和传输特性的基础。在基于场匹配法得到类磁控管结构的色散关系的同时，利用数值计算定量分析了6腔和2腔磁控管结构以及类磁控管结构中的π模谐振点随结构参数的变化关系。分析结果表明：对于磁控管结构，当阴阳极间距一定时，π模谐振波数随谐振腔半径的减小而增大；当谐振腔半径一定时，π模谐振波数随阴阳极间距的增大而增大；对于类磁控管结构，π模谐振波数随谐振腔深度的减小或提取腔半径的减小而增大。

提出了一种新的基于真空电子学的THz源——基于圆盘加载波导的THz分布作用振荡器(EIO)，它由圆盘加载波导输入谐振腔、漂移管和输出腔构成。利用2.5维电磁仿真软件UNIPIC对其进行了模拟研究，结果表明慢波结构的长度、漂移管的长度和输出腔的半径对输出功率和频率产生显著影响。经过最优化设计，在注电压为24.85 kV、电流为20 mA的条件下，仿真得出其中心频率为755.5 GHz、峰值功率为1.322 5 W的THz波。

使用模式匹配法和基于矩量法求解的混合位积分方程预估了有孔缝金属屏蔽腔体的屏蔽效能，该算法考虑了孔缝厚度、孔缝形状、入射波极化方向及高次模等因素对屏蔽效能的影响。通过对经典孔缝电磁耦合模型的数值仿真，验证了该算法具有较高的准确性和计算效率。数值仿真表明：当屏蔽腔体上的孔缝为矩形且入射波的电场极化方向平行于矩形缝隙的短边时，对应于该极化方向的腔体屏蔽效能是所有极化方向中最差的；当频率低于主谐振频率时，测试点距离缝隙越近，该点的耦合场越强，屏蔽效能越差；在孔缝面积相同的情况下，正方形孔缝的屏蔽效能要优于矩形孔缝的屏蔽效能。

利用设计的三反相器模数(A/D)转换电路，开展了P波段微波注入实验。采用眼图观测法对电路的线性响应进行了有效测量，推导了实验线路中微波注入效率公式，利用一种实时温度检测电路来验证芯片工作状态的稳定性，并利用统计检验的方法分析了不同芯片及电路板等对实验数据获取的影响，从而保证了实验的有效性和可信度。重点研究了注入微波的幅值、频率、脉宽及重复频率等参数对反相器正常工作的影响。实验结果表明:当注入微波信号脉宽大于70 ns时，电路信号在微波脉冲结束后,相邻脉冲脉宽变化10%的非线性干扰功率阈值，比使电路信号噪声容限降低50%的功率阈值大4~6 dB，电路信号脉宽变化30%的功率阈值比脉宽变化10%的大2~3 dB，在功率小于32 dBm的实验中得到的最大非线性干扰为脉宽变化约40%。非线性干扰阈值随注入微波信号脉宽变化明显，拐点为40~70 ns。注入微波的重复频率对微波干扰阈值影响很小。

基于回旋行波放大器的线性理论和反射边界条件，建立了渐变输出端存在反射时回旋行波放大器模型，分析了TE01圆电模基波回旋行波放大器输出端反射对其增益、返波起振长度、返波起振电流和返波起振频率的影响。结果表明，随着反射增强，线性增益降低，返波起振长度和起振电流减小，返波起振频率的变化较小；反射增强将在一定程度内影响放大器的稳定性。

采用软开关电源技术和叠层式倍压器方法，研制成一台200 kV高压发生器，介绍了其工作原理和结构。高压开关电源主要由功率变换器、中频升压变压器和高压倍压器组成。其主要技术指标为：高压200 kV，输出电流10 mA，工作频率20 kHz,电压稳定度1%，纹波系数2%，连续工作时间为8 h。测试结果表明,该高压开关电源的性能指标达了设计要求。

交叉型波荡器是一种实现软Ｘ射线自由电子激光极化控制的有效方式。以自放大自发辐射自由光电子激光为例，采用统计的方法系统地分析了交叉型波荡器软Ｘ射线自由电子激光极化控制的影响因素。通过对光场相干长度、光脉冲两分量之间相对滑移长度和光场分量平均功率差异等的分析，给出了优化交叉型波荡器极化控制方案遵循的原则，即：辐射场相干时间尽可能长，光场分量相对滑移长度尽可能短，辐射场分量功率差异尽可能小等。该原则为交叉型波荡器软Ｘ射线自由电子激光极化控制方案的优化提供了依据。

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数，直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源(HLS)，托歇克(Touschek)寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命，需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念，说明了Touschek效应的原理和机制，利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用，通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号，然后将信号经过放大甄别和符合处理后，用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在，且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。

在2 MeV直线感应加速器注入器平台上研究了采用浸渍涂覆方法制备的大面积碳纳米管阴极发射体的强流发射特性。研究结果表明：在脉冲高压电场下，碳纳米管阴极具有强流电子束发射能力，发射电流密度较大；碳纳米管阴极发射电子过程为场致等离子体发射。实验过程中，阴极端取样电阻环收集到的最大发射电流达350 A，阳极端法拉第筒收集的发射电流为167 A，最大阴极发射电流密度为19.4 A/cm2。

采用蒙特卡罗方法模拟了光通过光学特性参数不同的大气后透射光时间分布。分析了大气的散射系数、吸收系数、不对称因子及折射率对透射光时间分布的影响。结果表明：透射光时间分布曲线存在两个峰，分别对应子弹光与漫射光。各光学参数界定了子弹光、蛇形光、漫射光的大小和时间范围，并从统计模拟的角度解释了折射率大的大气中难以成像的原因。

采用给水冷管状静电探针施加负偏置电压、并使探针以一定速度垂直于射流轴线扫过层流氩等离子体射流的方法，测量探针所收集到的累积离子饱和电流随侧向位置的变化，利用Abel变换推导出了局部离子饱和电流密度沿射流径向的分布；采用自制的水冷动压探针，以动态扫描法测量了射流动压沿射流径向的分布；根据局部离子饱和电流密度和射流动压的测量数据，由理论关系式推导出了等离子体射流横截面上的温度分布，同时，采用谱线相对强度法测量了等离子体射流的激发温度。结果表明：两种方法得到的等离子体射流中心温度吻合较好，所得到的射流中心温度随弧电流加大而增大的变化趋势也一致。

利用表面镀金阴极膜的微通道板(MCP)构成一种金阴极MCP光电探测器，根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1～6.0 keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器，标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现，阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果，金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。

TRIUMF 的三期升级工程(ARIEL) 计划建造一个 50 MeV 平均流强为10 mA的电子直线加速器作为注入器，通过光裂反应生成放射性核素。电子直线加速器包括两个主要部分：注入器和后加速器，注入器完成电子能量从100 keV到10 MeV的转换，随后的后加速器将电子能量从10 MeV加速到50 MeV。电子源拟采用重复频率为650 MHz的热电子枪提供初始能量为100 keV，束长为 171 ps的电子束。束流动力学模拟了几种不同的设计方案以获得最优化的设计，模拟显示通过对腔体以及聚焦元件的仔细设计以及电子枪出射电子的参数选择, 电子束能量在达到50 MeV时束长可以被聚焦到 11.75 ps (对应于1.3 GHz 频率下5.5°) ，并且可以使电子束在超导低温柜中的尺寸保持在1.26 cm以下。

为解决化学反应溶液腐蚀测量探头的问题，提出了一种能实现宽带在线测量且测量探头不直接接触化学反应溶液的测量装置，并用这种测量装置采用全波仿真软件得到了用于重构溶液等效介电系数的散射参量。同时在假定2%测量误差的情况下，采用遗传算法反演溶液的等效介电系数。化学反应溶液等效介电系数的重构结果与文献值吻合较好，其相对误差小于5%，表明该测量装置在化学反应溶液介电系数的宽带在线测量中具有明显优势。

选择3种典型光电耦合器开展了反应堆中子辐照实验，中子注量为3×1011~5×1012cm-2时，位移效应导致电流传输比下降，饱和压降提高。发光器件相同,探测器为Si PIN光电二极管的光电耦合器比探测器为Si NPN光敏晶体管的光电耦合器的初始电流传输比要小，但其抗位移损伤能力更强。探测器均为Si NPN光敏晶体管，发光器件为异质结LED要比硅两性掺杂LED的光电耦合器的电流传输比抗位移损伤能力提高2个量级；以光敏晶体管为探测器的光电耦合器，在较大的正向电流和输出负载电阻条件下工作可提高抗辐射水平。此外，光电耦合器的位移损伤存在加电退火效应。

介绍了一种利用激光干涉光刻技术得到特征图形，并通过离子束刻蚀将图形转移到铬层上，从而获得掩模的方法。针对掩模透光率以及对干涉图形对比度可能产生影响的两个参数分别进行了数值仿真，从而证明此方法的可行性和参数的优化选择。自搭干涉光刻实验系统，用257 nm的激光光源实现光刻，得到特征尺寸为100 nm的图形，再经过离子束刻蚀，最终得到周期200 nm、线宽100 nm的掩模。

为了评估静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)器件的单粒子效应，寻求单粒子翻转敏感部位，以XCV300PQ240为实验样品，利用重离子辐照装置详细测试了该器件的静态翻转截面，并根据配置存储单元用途的不同，对翻转数据进行了分类。结果表明：SRAM型FPGA的内部存储单元对单粒子翻转效应十分敏感；配置存储器翻转主要由查找表(LUT)及互连线资控制位造成，这两者的翻转占总翻转数的97.46%；配置存储器中各类资源的单粒子翻转(SEU)敏感性并不一致，输入输出端口(IOB)控制位和LUT的单粒子翻转的敏感性远高于其它几类资源，但LUT在配置存储器中占有很大比例，在加固时应予以重点考虑。

利用有限元软件ANSYS结合傅里叶定律，对制约适用于光纤耦合输出的新型高功率多有源区隧道再生半导体激光器长寿命工作的稳态热特性进行了系统计算、分析。获得了这种新型器件工作时各有源区温度分布特征及与传统单有源区器件稳态热特性的区别，并给出了多有源区隧道再生半导体激光器工作时各有源区温度的估算方法，同时对有效降低这种新型器件热阻的方法进行了讨论。结果表明:连续工作时，多有源区隧道再生半导体激光器比同材料体系传统结构器件更易获得较高的输出功率。

当光微弱到以单个光子发射时，成像系统只有利用光子计数模式才能探测到单光子信息。采用基于碰撞电离效应的全固态雪崩光电二极管作为探测元件，构成微光环境下的光子计数成像实验系统。该系统的硬件主要由雪崩光电二极管构成的单光子计数器、计算机、微光照度计、2维电控导轨、控制器、暗箱等组成。控制器的软件在Altera公司Quartus环境下设计，主要完成导轨运动的控制；上位机软件采用VC++编程实现系统的数据采集处理、系统功能控制和光子计数图像显示等。该系统为全固态结构，工作电压小于35 V，暗计数率小于4 Hz。所建光子计数成像系统在10－5lx微光环境下实现了目标的探测成像。

利用理论分析和数值计算的方法，研究了偏置磁极周期会切磁铁产生的、可用于带状电子束宽边聚焦的边聚焦场。结果表明:增加偏置长度，减小电子束通道宽度，增大磁极轴向长度可以在基本不改变边聚焦场在x方向上分布特性的前提下提高幅值；增大电子束通道的高度，增大磁极厚度均可以减小边聚焦场在x方向上分布曲线的曲率，但同时其幅值也会降低，该降低可利用前述方法予以补偿。在对带状电子束宽边聚焦进行束匹配时，可以先进行曲率匹配，再进行幅值匹配。在进行参数选择时，应合理选择束通道高度和磁极厚度的取值，以避免束通道内的边聚焦场在x方向上的分布出现曲率反向。

从二极管设计基础出发，对高功率无箔二极管动力学特征进行了模拟分析。结果表明：电子回轰必须被隔断，不仅不能让其轰击支撑绝缘体，也不能轰击二极管管壁。在直线变压器长脉冲功率源二极管实验研究中，通过合理设计阴极屏蔽座，获得了重复频率25 Hz、功率约5 GW、功率传输系数超过95%的环形电子束输出。

研制了一台能同时产生3电子束的高功率强流加速器，该加速器主要由初级储能部分、线绕式脉冲变压器、水介质形成线和三阴极二极管组成，3根阴极分别伸入3个独立的漂移管，对3个电子束之间相互作用的电磁力起屏蔽作用。当该加速器二极管接单个阴极时，产生的电功率超过50 GW；当该加速器二极管同时接3个阴极时，产生3个电子束的电功率分别超过10 GW;当该加速器被用于驱动3个高功率微波管时，能产生L波段1.0 GW,S波段1.0 GW和C波段300 MW的微波输出。

介绍了螺旋线型空芯脉冲变压器的基本理论及设计中的关键技术，设计了一台高变比螺旋线型空芯脉冲变压器，此空芯变压器初级为紫铜皮沿绝缘外筒内壁螺旋绕制三匝，次级为锥形高压绕组，约1 800匝。其初级充电电压只需要几kV，因此初级开关采用可控硅，而不需要晶闸管，这样将使初级回路及初级电容体积大大减小。 对设计的空芯变压器进行了模拟计算和实验研究， 实验结果表明： 在初级储能电容充电为2 400 V时，变压器次级所接形成线负载的输出电压达到900 kV，充电时间约为32.6 μs。

由于电子的发射，在磁绝缘传输线(MITL)的阴极表面附近会形成一层电子鞘层。当传输线工作在稳定态时，电子鞘层的边缘满足压力平衡。在此基础上，考虑了电子鞘层内部的碰撞，利用PIC计算方法对MITL的电压、阴极电流和阳极电流的关系进行修正，使得阴阳极电流在饱和流条件下与模拟计算结果更加符合，最大误差由9%降到3%。碰撞系数关于电压的拟合曲线适合于工作电压为2～7 MV的理想MITL。

为研究外部激励源对孔缝腔体内线缆的耦合响应问题，提出了基于矩量格林函数法(MoM-GF)和BLT方程的混合方法，这是一种半解析半数值的方法。MoM-GF法可以精确计算孔缝处的等效磁流，利用并矢格林函数可求得孔缝腔体内的电磁场分布；对于腔体内为双导线的情况，采用Taylor模型的BLT方程，给出了腔体内双导线终端的感应电压和感应电流的计算公式，求得导线上任意点的耦合响应。用计算机程序计算了孔缝腔体的屏蔽效能，验证了混合方法的准确性；并对孔缝腔体内双导线的耦合进行了数值计算。