能源系统（PCS）为固体激光装置片状放大系统提供匹配的电脉冲泵浦能量, 涉及到高压、大电流的充放电过程, 在这个过程中可能发生电容器短路、高低压母排短路等灾难性故障。针对上述情况, 建立了能源系统及其三种主要故障的数学模型; 通过仿真计算分析了氙灯负载非线性特性对系统模型的影响, 提出了加入补偿参数的修正模型, 并通过实验验证了其有效性; 分析了故障情况下关键元件（阻尼电感、调波电感、储能电容）的耐受能力以及保护措施。

中国科学院近代物理研究所于2007年开始进行等离子体直接注入项目的预研。详细介绍了RFQ系统的高频参数测试的方法及结果, 并针对高脉冲功率的测试提出通过标定定向耦合器来测试脉冲功率的方法。介绍了系统锻炼的情况, 包括针对功率源末级和腔内电极的打火问题提出了理论的分析和改善的方法。高频参数的测试和载束实验证实整套系统满足加速器的设计要求。

系统可靠性设计使用电路容差分析技术来保证电路特性获得稳定而可靠的输出,对于稳定性和可靠性要求高的系统进行容差分析尤其必要。能源系统作为惯性约束聚变(ICF)激光装置的重要组成部分,其可靠性直接关系到激光装置的稳定运行。能源系统电路的容差设计与分析,是激光装置可靠性设计分析必不可少的工作项目之一,对提高能源系统的可靠性进而保证整个激光装置的稳定运行具有重要意义。给出了能源系统电路设计图及其规定功能,然后在对容差设计模型进行一般性描述的基础上,利用随机优化设计方法,建立了能源系统电路容差设计随机优化模型,并对模型的设计变量、随机参数、设计准则、约束条件等进行了详细说明,最后给出了计算机仿真方法求解模型的流程及模型的可行解集。

随着惯性约束核聚变研究的发展,强激光驱动器能源系统的研究备受关注。为了向激光驱动能源系统传输效率的研究提供可靠的实验数据,研究了强激光驱动器能源系统中氙灯瞬态放电特征数据进行实时检测的方法和测控系统结构。采用量化传输模式进行特征量的检测与传输,既实现了高压隔离,又避免了在远距离传输过程中受到干扰,确保测量精度。配合系统的模块化设计,采用多线程工作模式,对计算机系统的控制功能进行工作线程划分,提高了系统的实时性和协调性。实验表明,系统有效地实现了弱电系统对强电系统的远程控制,测量精度满足测量要求,已成功应用于能源系统的实验研究。

采用金属箔电爆炸过程的二维数值计算模型,对含电爆炸金属箔断路开关的电感储能脉冲功率调节系统进行了数值计算.以此为基础,研制出了一种低电感型的电爆炸箔断路开关,并以4μF/75kV脉冲电容器组作为初级能源,13Ω电阻作为负载进行实验研究.研究结果表明:在负载上可获得约250kV,脉宽大于400ns的脉冲电压.

分析了高功率固体激光能源系统新型放电回路中引燃管的自闪原因,提出引燃管同轴安装结构,利用同轴结构的负反馈作用,把放电电流控制在引燃管中央;同时利用同轴结构的电场屏蔽作用,进一步减少水银在管壁的凝结.在4×2×3片状放大器2000发次的运往中,引燃管没有发生自闪现象.

对电感储能/电爆炸丝断路开关功率调节系统进行了数值模拟,研制了输出峰值功率大于20GW的小型化低阻负载电感储能/电爆丝断路开关功率调节装置.实验结果表明:以电容器作为初始能源,在6～10Ω电阻负载上输出脉冲电压大于400kV、脉冲电流50～60kA,峰值功率大于20GW,能量转换效率大于30%.

评述了激光聚变主放大器能源系统的演变过程.在简要评述传统能源系统的基础上,重点指出目前正朝向建立大型的能源组件实现模块化的方向发展,以减少系统元件数目,降低造价.结合NIF和神光Ⅲ原型能源模块的设计思路,述评了减少元件数目、降低造价、建造大型储能模块,以及采用大容量转换开关所带来的技术挑战和解决办法.同时指出开展能源单元技术(包括性能、风险、价格)研究是十分必要的.

从理论上分析了强激光能源系统新型放电回路能量传输效率和氙灯能量分配均匀性问题,给出了预电离回路的实验研究结果,此外还介绍了新型大尺寸氙灯爆炸能量的测试情况.