相比传统机械扫描, 光学相控阵技术在扫描精度、扫描速度、转动惯量等方面具有优势, 是实现大视场范围内多目标定位和三维成像的重要技术途径。随着微纳光子集成的发展, 硅基光波导光学相控阵器件得到了广泛研究, 并被视为全景光电成像和激光成像雷达的核心器件。介绍了硅基光波导光学相控阵的基本原理和数学模型, 并设计了一个16元相控阵器件, 对其温度场分布和热特性进行了分析。在此基础上, 对光栅耦合器、MMI分束器、波导光栅天线等关键元件进了有限元分析和仿真, 完成优化设计。基于该设计完成了器件的流片制备, 并搭建了性能测试验证平台。利用该平台对器件的扫描精度(1.2°)、扫描范围(大于 ±30°)和扫描速度(20 kHz)分别进行了测试, 验证了设计方法的可行性。

对脉冲电源系统72 h老练实验过程中高压电缆座打火并被击穿情况进行分析,建立高压电缆终端电场分布等效电路,推导出从电缆终端到金属屏蔽层的电势差公式,从理论上分析高压座被击穿的原因是电缆终端绝缘层未做倒角,空间电荷在此处集聚、温度升高导致的。通过定位被击穿高压座击穿孔的位置验证理论分析的正确性,最后提出高压电缆端部绝缘层处理方法,并做72 h老练实验验证了其正确性。

基于平面波密度泛函理论研究了电场强度为10 V·nm-1下立方结构氧化镍的电子结构性质。 结果表明:立方相氧化镍在电场强度10 V·nm-1下呈现导体的能带结构,价带上移到导带,态密度 谱图在多个能量取得最值,局域化效应增强,费米能级附近的态密度增大为原系统的2倍多。 费米能级上的载流子浓度由4 e/eV增大到15 e/eV, 这源于Op、Nis、Nid态对费米面的贡献。强电场下的电子在不同量子状态之间显示了明 显的转移,介电函数计算表明强电场下体系在0.32 eV附近具有最大的吸收,吸收峰峰值66.89。 强电场明显调控了NiO的电学、光学和场致光吸收性能。

使用有限元方法分析表面传导电子源阴极的形貌对其阴极和栅极附近电场分布及在金属电极、真空与发射薄膜交界处电子发射轨迹的影响。对不同阴极形貌下电子发射轨迹模拟结果表明, 并非所有在金属电极、真空与发射薄膜三者交界处的电子都可以到达阳极板, 阳极电压、阴极高度和外形都会影响发射电子的轨迹从而影响阴极电子的发射效率, 模拟发现降低电极高度、增大阳极电压、使用大半径的弧形电极可以提高电子发射效率。

为提高Mo/Si多层膜的稳定性与使用寿命，通过分析多层膜驻波电场的分布，对表面保护层及多层膜最上层材料的厚度进行优化设计，使优化后的反射率最高.计算表明，一定厚度的表面保护层总对应一个最优的最上层材料厚度.在13.36 nm波长，膜对数为50的Mo/Si多层膜10度入射的理论反射率为74.47%；当添加厚度为2.3 nm的Ru作为表面保护层，对应多层膜最上层Si的优化厚度为3.93 nm，其理论反射率为75.20％.设计结果表明，通过优化设计表面保护层，可以提高多层膜稳定性，改善多层膜性能.

介绍了一种高效、高功率的新型微波激光抽运系统，分别对其两种形式——一字型微波波导抽运系统和十字型微波波导抽运系统的抽运电场作理论分析，并与相关文献报道的实验结果作一比较，理论计算与实验结果吻合得非常一致。