为满足聚变用170 GHz回旋管高功率输出和高效率传输的要求，需将高阶工作模式TE_25，10转换为高斯波束；针对这一技术需求，完成了170 GHz、TE_25，10模式高效准光模式变换器的设计，准光模式变换器由辐射器和镜面系统组成。基于几何光学和耦合波理论，完成了Denisov型辐射器相关设计；基于矢量衍射定理和相位校正算法，设计了由一个抛物面镜面、一个准椭圆镜面及一个相位校正镜面组成的镜面系统；使用Surf3D软件对辐射器进行了优化和计算，使用三维全波仿真软件FEKO对镜面系统进行了优化和计算，主要对辐射器微扰幅值、位置分布及相位差进行了优化。所设计准光模式变换器系统的能量转换效率约为95.2%，波束在输出窗处的标量高斯含量约为97.6%，矢量高斯含量约为91.8%，达到了回旋管的应用要求。

针对170 GHz回旋管研究，设计了一种高效Denisov准光模式变换器，该回旋管工作在TE31,8模式。模式变换器由微扰结构的辐射器和镜面系统组成。基于耦合模理论和矢量绕射理论，研究了两级微扰辐射器，优化设计了镜面系统。仿真结果显示，TE31,8模式转换为高斯光束，其输出功率转换效率为93.7%。

针对四轨电磁发射器的背场增强方案的电感梯度进行了仿真分析。根据虚功原理，推导了背场下的四轨电磁发射器电感梯度公式。建立了三维背场仿真模型，分析了不同主、附轨道参数下电感梯度的变化规律。仿真结果表明：添加背场后，增大发射器口径、减小主附轨间距和附轨道截面积均能够实现系统电感梯度的提升；背场增强下，在主轨道高度达到口径的57%时，邻近效应已变得明显；相同附轨道截面积下，为增大系统电感梯度应优先减小附轨道厚度，为缓解电流邻近效应可优先减小附轨道高度；凹形截面附轨道能够明显改善电流邻近效应。

首先介绍了我国严峻的火灾形势，阐明现有气动和火箭发射灭火弹装置的研究现状，针对射程不足、火工品使用限制等问题，提出采用电磁线圈发射器发射灭火弹进行灭火，基于电流丝模型法设计了一种10级线圈发射器模型，以脉冲电容器作为初始能源，采用续流电路对线圈进行时序放电，可将7.2 kg抛体加速至最高速度171 m/s，出口速度154 m/s，发射效率达15%，分析表明现有电磁线圈发射器能够满足灭火弹的发射需要。提出一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统，智能指挥控制系统利用无人机采集火场信息，制定灭火策略，指挥无人电磁发射灭火车发射灭火弹实现精准高效灭火，根据灭火效能评估结果调整灭火方案，直至完成灭火任务。