大功率射频板条CO₂激光器曾经是深熔焊接、切割的主力光源，目前主要用于超大规模集成电路晶圆退火。华中科技大学于2007年就开始了大功率射频板条CO₂激光器的研发，并进行大量的理论研究和产业化工作。本文介绍了射频板条CO₂激光器的国内外发展动态；重点分析了激光器的结构设计、(板条)面积放大、扩散冷却、激励电源、射频传输、阻抗匹配、射频气体放电等离子体、放电均匀性、电极热效应、非稳-波导混合腔、激光功率提取、输出光束特性、光束整形等核心技术；展望了射频板条CO₂激光器在超大规模集成电路晶圆激光退火中的重要创新应用。

利用流体模型对ArF准分子激光气体放电过程进行了数值模拟，通过对比不同初始预电离强度下的气体放电情况，分析了预电离效应对准分子激光系统放电特性的影响，并探究了不同气体参数下的预电离效果。结果表明，初始预电离强度对于极间击穿电压、ArF准分子的形成以及光输出特性均有显著影响。在保证均匀电场且有效放电的情况下，低的初始预电离强度难以“点燃”气体，但可以获得较高的激光输出能量，而提高初始预电离强度能有效降低击穿电压，却不利于气体对能量的吸收转化。此外，预电离效果受工作气压与F2比例的影响，气压的升高或F2浓度的增加，均会降低预电离的有效性。

为评估高空核电磁脉冲（HEMP）对某型短波接收天线系统的威胁，对包含浪涌保护器在内的天线前端设备进行HEMP传导注入试验。采用纳秒级快前沿方波源和双指数波电流源，分别测试不同浪涌保护措施的快脉冲响应。结果表明，主要由于天线末端的气体放电管在高过压比下很快动作（1 ns量级）、信号浪涌保护器内瞬态电压抑制器（TVS）限幅、信号传输设备内放大器饱和限幅等多重作用，注入幅度约3.5 kV的快前沿方波、电流峰值1.8 kA的双指数波(20/500 ns)脉冲都能及时泄放，只在传输设备输出端产生一个幅度饱和（<3 V)、持续μs量级的干扰信号。对这一类低工作电压天线系统，利用基于市售浪涌保护器的多重防雷措施能够同时实现对核电磁脉冲传导环境的防护。

陶瓷空封光电耦合器存在高压下的内部气体放电, 分析其放电电流特性有助于器件可靠性研究。提出了基于体电流和气体放电电流的陶瓷空封光电耦合器漏电流模型, 并针对高压下漏电流测试能力不足的现状, 设计了基于悬浮供电的漏电流检测系统, 通过对高压下器件漏电流的测试及对比分析, 实现了对内部气体放电电流特性的定量评估。

为了简便快捷地计算微波击穿电场, 依据电子扩散模型的基本理论, 结合气体放电的基本参量, 应用特征扩散长度的概念, 给出了适合于规则结构微波部件的击穿电场的计算方法。为避免各种气体参数的不确定性对计算准确度的影响, 对等效直流电场与特征扩散长度之间的实验关系进行了拟合, 并根据等效直流电场的定义, 得出了一个适用于较高气压范围的击穿电场计算表达式。为了将该计算表达式扩展到更低的气压范围, 综合考虑了电子扩散模型和基于二次电子发射现象的真空微放电机理, 引入了一个合理形式的等效扩散长度, 进一步给出了适合于更广气压范围的微波击穿电场的计算表达式, 计算结果更符合A.D.Macdonald的实验结果。

研究了微秒脉冲聚焦微波束气体放电等离子体的动理学过程。数值模型基于自洽求解的微波电场亥姆霍兹方程、粒子连续性方程以及电子能量、气体分子振动能量和平动能量的平衡方程，并与等离子体动理学反应互相耦合。对比了国外报道的近期两项相关实验：次MW级X波段9.4 GHz微波氮气击穿和MW级W波段110 GHz微波大气击穿。在次MW级实验中，计算所得电子激发态N2(C3Πu)的数密度与实验所测发射光谱第二正带隙的强度一致；在MW级实验中，模拟结果重复了发射光谱测量所得振动温度和平动温度对放电气压的依赖关系。结果揭示了上述模拟和实验符合的内在物理机制。

利用传输线中的电感单元和电压叠加的方式来获得纳秒(ns)级矩形高压脉冲是一种全新的思路。描述了这种发生器的基本原理, 并利用同轴电缆和MOSFET开关制作了两种原型脉冲发生器(单线型和双线型)来论证此方案的可行性, 并进行了初步实验验证, 在四模块叠加的情况下, 分别实现了4 kV/20 A, 20 ns和2 kV/40A, 20 ns的短脉冲。实验结果表明, 电感型脉冲形成线电压叠加器是一种有潜力的紧凑型高压脉冲发生器。

设计并搭建了一套反射镜损耗增量的实时测量系统，实验得到反射镜损耗变化曲线。结果表明,该系统能有效地监测反射镜损耗在等离子体环境中变化的过程，并揭示损耗变化规律，并发现实际损耗增量和与等离子体作用后的自然放置时间密切相关；改变放电电流和腔体气压，损耗增量幅度明显不同。测量结果为等离子体作用下反射镜损耗变化机理的研究提供了实验依据。

建立了一套针板电极交流放电微等离子发生装置, 以氮气作为载气, 甲烷为分析气体, 放电电压为1.32 kV, 放电距离为3 mm, Pt丝和Pt/MWNT复合纳米粒子修饰FTO电极为放电电极, 放电频率为30 kHz, 功率消耗为13 W, 利用发射光谱法检测放电过程中产生的微等离子体发射光谱, 用于在室温下检测甲烷气体。 在交流电压下, 检测到甲烷的谱线有CH, C2和Hα, 以C2谱线作为甲烷分析线, 发现C2谱线强度与甲烷浓度在0.5%～4.0%（φ）的范围内呈线性, 检出限（S/N=3）为0.19%。 以Hα谱线为分析线, Hα谱线强度与甲烷浓度在0.1%～3.0 %（φ）范围内呈线性, 检测限（S /N=3）为0.03%(φ)。 对于3.2%的甲烷气体, 平行测定11次, 在Pt/MWNT/FTO电极上以C2谱线为分析线和以Hα谱线为分析线的相对标准偏差分别为 1.3%和1.9%。 说明Pt/MWNT 纳米复合材料修饰电极提高了分析方法的重现性和精密度。 以空气混合气体为稀释气体, 甲烷气体放电行为与纯氮气中放电行为有较大差异, C2峰消失, 只有Hα峰存在。 Hα峰强度与甲烷浓度在0.5%～4%范围内有线性相关性。 与其他的光发射光谱检测系统相比, 该系统装置尺寸小, 制备简单且在室温下操作。