针对飞行器再入大气的“黑障”问题，基于等离子体电子密度Epstein分布，建立了太赫兹波穿过磁化等离子体鞘套的一维模型。计算了太赫兹波斜入射磁化等离子体鞘套的透射率和衰减；分析了等离子体碰撞频率、磁场强度、入射角等因素对太赫兹波传播特性的影响。研究结果表明，外加磁场强度增大，透射率的最小值和衰减峰值向较高太赫兹波频率方向移动；电磁波入射角变大，透射率变小，衰减变大；当入射角小于等于60°时，大气窗口0.22 THz处最大衰减为5.32 dB。研究结果为解决“黑障”问题提供了重要参考。

采用混合矩阵法, 分析了磁化分层等离子鞘套对斜入射电磁波传播特性的影响, 分别计算了不同入射角以及外加磁场下电磁波透射系数和极化特性的变化。以GPS导航信号右旋圆极化波(RCP)为例, 研究了磁场、电子密度对电磁波右旋圆极化特性的影响。结果表明, 外加磁场能够使右旋圆极化波在等离子体中的阻带向高频方向移动, 此外, 外加磁场能在一定程度上改善斜入射是圆极化波的极化特性, 有利于GPS信号接收。

针对二维各向异性磁等离子体提出一种有效的无条件稳定算法，新算法结合了辅助微分方程 （ADE）方法与Crank-Nicolson approximate-decoupling （CNAD）时域有限差分算法仿真各向异性磁等离子体介质。传统的ADE-FDTD方法应用在一维各向异性色散介质具有较高的精度和效率，将提出的新算法ADE-CNAD-FDTD应用到二维各向异性磁等离子体介质中不仅解决了电磁波在具有各向异性和频率色散特性介质中传播的仿真难题，而且去除了CFL稳定性条件。该算法在保留了原有的精度情况下大幅度地提高了计算效率并成为无条件稳定的形式。给出一个算例证明该算法的有效性，通过模拟电磁波在磁等离子体中的传播，仿真结果与传统的ADE-FDTD算法对比，证实了该算法的高效率、无条件稳定性和高精度。

As a hybrid approach to realizing fusion energy, Magnetized Target Fusion (MTF) based on the Field Reversed Configuration (FRC), which has the plasma density and confinement time in the range between magnetic and inertial confinement fusion, has been recently widely pursued around the world. To investigate the formation and confinement of the FRC plasma injector for MTF, the Yingguang-I, which is an FRC test device and contains a multi-bank program-discharged pulsed power sub-system, was constructed at the Institute of Fluid Physics (IFP), China. This paper presents the pulsed power components and their parameters of the device in detail, then gives a brief description of progress in experiments of FRC formation. Experimental results of the pulsed power sub-system show that the peak current/magnetic field of 110 kA/0.3 T, 10 kA/1.2 T and 1.7 MA/3.4 T were achieved in the bias, mirror and θ-pinch circuits with quarter cycle of 80 μs, 700 μs and 3.8 μs respectively. The induced electric field in the neutral gas was greater than 0.25 kV/cm when the ionization bank was charged to 70 kV. With H₂ gas of 8 Pa, the plasma target of density 10¹⁶ cm^-3, separatrix radius 4 cm, half-length 17 cm, equilibrium temperature 200 eV and lifetime 3 μs (approximately the half pulse width of the reversed field) have been obtained through the θ-pinch method when the bias, mirror, ionization and θ-pinch banks were charged to 5 kV, 5 kV, 55 kV and ±45 kV respectively. The images from the high-speed end-on framing camera demonstrate the formation processes of FRC and some features agree well with the results with the two-dimension magneto hydrodynamics code (2D-MHD).

“荧光-1”是一套分时放电的大电流脉冲功率实验装置,主要用于反场构形预加热磁化等离子体靶(FRC)形成的物理过程、高温高密度磁化等离子体约束特性等研究,未来可作为磁化靶聚变研究的等离子体注入器。主要介绍该实验装置的构成及其调试实验结果,并简要描述在该装置上开展的FRC等离子体靶初步物理实验进展。调试实验结果表明,“荧光-1”实验装置初始磁场、磁镜、气体电离、θ箍缩分系统的放电电流/磁场或感应电场可分别达到110 kA/0.3 T,10 kA/1.2 T,400 kA/0.25 kV/cm,1.7 MA/3.4 T。初步物理实验获得的FRC等离子体靶参数为: 靶分界面半径约4 cm、等离子体密度3.5×1016 cm-3、等离子体温度约200 eV、靶寿命约3 μs,同时清晰地观察到了FRC靶形成物理过程。分幅相机获取图像与二维磁流体程序计算图像基本吻合,验证了该装置的物理设计思路,也展示了该装置具备的物理实验能力。

基于单粒子理论模型及积分算法，编写了单粒子轨道数值模拟程序——ALFA，分析了柱形和球形两种边界位形磁化等离子体靶中非热α粒子通过库仑碰撞对D-T等离子体加热的能量沉积率。在均匀背景磁场及相同的D-T等离子体密度、温度条件下，柱形边界中非热α粒子能量沉积率比球形边界更高。在相同等离子体温度及密度条件下，α粒子的能量沉积率随磁场的增大而增大，但计算结果表明，磁场的有效作用区域存在明显的上下限值，当等离子体内磁场小于下限阈值时，磁场增加对α粒子能量沉积率的提高贡献不大，而且当等离子体内磁场超过上限阈值后，磁场再增加对提高α粒子能量沉积率的作用也不明显。对不同几何尺寸的磁化等离子体靶，磁场有效作用区域的上下限值不同，靶尺寸越大，相应的上下限阈值越小。提高等离子体密度，可增加α粒子能量沉积率，也能降低磁场有效作用区域的上下限阈值。

应用多光子非线性Compton散射模型和有限时域差分法, 对Compton散射对磁化等离子体光子晶体缺陷模密温特性的影响进行了理论分析和数值模拟。结果表明, 与Compton散射前的情况相比, Compton散射使低温低频处光子禁带中存在缺陷模的明显度降低, 缺陷模频率增大, 缺陷模和透射率峰值减小; 使高温高频处缺陷模和透射率峰值、缺陷模频率显著增大, 禁带宽减小, 缺陷模位置向高频方向移动。随着电子密度的增大, 散射减小了禁带增大效应和缺陷模减小效应, 增强了缺陷模频率增大效应; 随着电子密度的降低, 散射增强了禁带变窄效应、缺陷模峰值增大效应和缺陷模频率减小效应。利用Compton散射, 可实现对缺陷模密温特性的有效控制。