设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大（MOPA）全光纤结构，采用声光调制器对信号光进行调制，通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化，实现了峰值功率为30 W、脉冲宽度为10 μs~1 ms、重复频率在10 Hz~10 kHz范围可调的微秒矩形脉冲放大激光输出。通过优化信号光脉冲和泵浦脉冲时序有效抑制了光纤放大过程中的放大自发辐射，通过对信号光的脉冲波形进行预整形获得了较好的微秒矩形脉冲输出。

展示了一种基于环形器的线形腔可控掺镱自扫光纤激光器，腔两端的反射光在掺镱光纤内形成驻波场，产生空间烧孔效应，进而诱导形成动态光栅，产生自扫效应。当泵浦功率达到22.5 mW时，获得了正向自扫效应，当泵浦功率为48.8 mW时，获得的最大自扫范围约为6 nm (1065.4217～1071.4225 nm)。在整个实验过程中，获得的扫描速度为0.56～8.83 nm/s，平均脉冲重复频率为12.08～115.20 kHz。当泵浦功率为161.3 mW时，获得的最大光学信噪比为53.18 dB。实验中，在环形器内引入一个机械式可调谐光衰减器，通过改变腔内损耗，简单有效地对自扫范围和自扫速度等自扫特性进行了调控，并将自扫范围扩大为10.83 nm。

设计了一款全固态高重频高压脉冲电源, 主电路采用以IGBT为主开关的半桥式固态Marx电路, 驱动电路采用磁芯隔离带负压偏置的同步驱动方案, 并由FPGA提供充放电控制信号和故障诊断、保护。该方案既可实现对多级电容的低阻抗的快速并联充电控制, 又可实现截尾功能以加快脉冲后沿获得方波脉冲, 且可实现百μs以上的宽脉冲输出, 可用来产生高压脉冲电场。此外, 该电源还可在突发模式下输出脉冲个数和频率均可调的多个高频脉冲系列。实验表明, 该输出电压幅值可高达40 kV, 输出峰值电流可达100 A, 重频可达30 kHz, 上升沿和下降沿均低于100 ns, 突发模式下重频可高达200 kHz。所设计的脉冲电源输出参数连续可调, 且体积小巧。

为了研究大气压低温等离子体多路射流阵列的放电特性, 设计一个实现7路低温等离子体射流的放电装置, 采用单电极放电结构, 在开放的大气环境下通入氦气。采用高压窄脉冲重复频率电源激励驱动该放电装置, 电源脉冲宽度约230 ns, 脉冲上升沿约为120 ns。在重复频率为500 Hz的条件下, 通过高速摄影初步发现放电电流脉宽约为110 ns, 且无反向放电。试验结果表明: 平均射流长度随电压幅值增加而增加, 在一定电压幅值时射流长度有达到饱和的趋势, 这是由于射流通道尾部有空气进入, 电压幅值已不再是主要原因; 只有在合适的气体流量值时, 才能够获得较长的平均射流长度, 这是由于气体流量过大或过小时射流均不足以维持形成的放电通道; 此外, 中心电极放电射流长度受气体流量影响较大, 气体流量在一定值时可以观察到中心电极有较长的射流, 射流放电强度较弱, 气体流量过大或过小时中心电极几乎无放电, 这是由于四周电极更易形成放电射流, 削弱了中心电极放电。

为了产生高能等离子体合成射流，设计了一台面向等离子体合成射流应用的微秒脉冲源，输出电压为10 kV，重复频率为100 Hz，可承受高达250 A的放电电流。详细介绍了微秒脉冲源的工作原理，比较了不同放电电容对脉冲变压器原边电流及输出电压的影响。进一步将所设计的微秒脉冲源成功应用于等离子体合成射流实验中，研究了不同间距对等离子体合成射流的影响，比较了有无放电电容条件下的能量消耗率。实验结果表明: 不同放电电容在相同激励器间距的条件下，击穿电压基本相同; 击穿电压随激励器间距增大而增大。有放电电容能产生较大的放电电流，且电流值随电容值的增大而增大。有放电电容条件下的能量消耗率比无放电电容要高，易于产生高能的等离子体合成射流。

利用上升沿约0.5 μs、半高宽约6 μs、幅值可达40 kV的微秒脉冲电源和上升沿约150 ns、半高宽约300 ns、幅值可达50 kV的纳秒脉冲电源激励大气压弥散放电, 并分别采用刀型和锯齿电极放电。通过电压电流测量和发光图像拍摄, 改变施加电压种类、脉冲重复频率、高压电极结构和气隙距离等参数, 研究了不同条件下弥散放电特性。实验结果表明: 纳秒脉冲电源和微秒脉冲电源均能在大气压空气中激励大面积的弥散放电, 弥散放电面积最大达90 cm2; 放电的均匀性受脉冲参数与电极形状影响显著, 其中刀型电极条件下纳秒脉冲激励的弥散放电均匀性最佳; 相同条件下纳秒脉冲弥散放电的瞬时功率大于微秒脉冲弥散放电, 最高可达275 kW, 而纳秒脉冲弥散放电的能量小于微秒脉冲弥散放电; 保持其他条件不变, 弥散放电传导电流幅值随着气隙距离的增加而降低, 放电强度随着脉冲重复频率的增加而增强, 弥散放电的工作电压范围随着脉冲重复频率的增加显著降低。因此在低频、刀型电极结构中易于获得均匀与较大工作电压范围的大气压弥散放电。

采用紧凑Tesla变压器型脉冲功率驱动源及球电极击穿试件，通过改变初级充电电压，开展了微秒级充电条件下碳酸丙烯酯及其与碳酸乙烯酯的混合液的击穿实验研究。由结果和分析可知：碳酸丙烯酯理论工作温度可低至-55 ℃，这意味着它可以成为一种低温下的良好液体电介质；碳酸丙烯酯耐压性能与去离子水相当，且实测电阻率达到了10 MΩ·cm以上；向碳酸丙烯酯中添加碳酸乙烯酯后，介电常数可提高至80以上，耐压强度也有所提升；将碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯混合液用于脉冲形成线作为储能介质无需附加去离子处理系统，有利于装置的紧凑化和小型化。