为解决脉冲电场测试系统中的供电问题, 设计了一套激光光纤供电系统, 该系统由激光器、多模光纤及光电池构成。重点研究了激光器与光纤的耦合问题, 设计了透镜系统对激光器输出光束进行准直和压缩。通过MOCVD法研制了GaAs光电池, 并制作了椭球形“光伏眼”来提高光电转换效率。仿真和实验表明: 采用透镜耦合时, 激光器与光纤的耦合效率可达80%以上, 远远高于直接耦合时的16%, 改进后的“光伏眼”耦合效率相比直接耦合时提高了54.5%, 激光供电系统的转化效率在40%以上。该系统的研制为解决脉冲电场的供电问题提供了一种方案。

基于光伏阵列的物理机制, 结合光伏电池的等效电路, 建立了数学模型, 在MATLAB/Simulink仿真环境下, 建立了可以模拟恒定条件、光强突变、温度突变条件下仿真的独立光伏系统模型, 将PSO算法改进为Geese-HPSO算法, 进行基于光伏阵列MPPT控制的独立光伏系统仿真, 同时将仿真结果与扰动观察法进行对比, 验证了Geese-HPSO算法跟踪最大功率点的快速性与准确性。

在原有金属卤化物光源与光纤耦合结构的基础上, 提出了一种新的光纤耦合方案, 为了满足光供电系统的光功率需求, 根据几何光学的理论, 提出一种新的LED 光源阵列排布方案。在对LED的发光特性研究的基础上, 设计了一种新的光学准直方法, 运用ZEMAX软件进行仿真, 并对透镜参数进行了优化, 准直结果角度控制在了±4°范围内。针对光束尺寸与光纤的匹配问题, 进行了聚焦耦合设计, 弥散斑的RMS尺寸大小为7.410μm, GEO点尺寸为16.091μm, 光学系统95%以上的能量集中在20μm范围之内, 达到了很好的耦合效果。

针对半导体激光器与光纤耦合效率低的问题,结合半导体激光器出射光束的特性,运用几何光学的方法对非球面透镜、柱面镜进行了理论设计,使用ZEMAX软件对透镜系统进行了仿真验证,为下一步制作透镜模块实物与实验验证工作提供了支持。

从能量分布和测量有效性的观点出发,提出了强电磁脉冲的能量有效带宽和动态范围有效带宽的概念.针对IEC61000-4-4,MIL-STD-464,IEC61000-4-2,IEC61312-1等标准规定的核电磁脉冲(NEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)、静电放电电磁脉冲(ESDEMP)等强电磁脉冲,分别计算了它们的能量有效带宽和动态范围有效带宽.通过分析,得知在一定的范围内,上述强电磁脉冲上升时间的变化对两种有效带宽的影响并不明显,在此基础上,确定了它们的测量带宽.计算结果为NEMP,ESD EMP及LEMP的60 dB有效带宽分别是371,786,1 233 MHz与96 kHz;99%能量有效带宽分别是46,95,183 MHz与15 kHz;不失真测量所需的带宽分别是152,307,916 MHz和95 kHz.