太阳光泵浦激光器是将太阳光直接转化为激光的装置，具有能量转换环节少、效率高、结构简单可靠、性能稳定以及无污染等优点。对应用于空间环境（4 K）的全固态太阳光泵浦激光器进行了建模，并对泵浦太阳光收集阶段进行了热效应分析。先后考虑两种安装底座和四种太阳光线偏转情况，运用ANSYS Workbench^@热分析软件分别进行了稳态热分析。针对第一种情况得到的可行性验证，提出了下一步的改进优化意见，并初步设想进行实际模型搭建和测试。针对第二种不可行情况，提出了几种可能的改进措施，并对未来的工作进行了展望。该研究为太阳光泵浦激光器在空间环境中的实际应用提供了一种全新的、采用全固态传导冷却方式温控系统的可行方案，为未来空间太阳光泵浦激光器能够得到实际应用提供了研究资料。

通过自蔓延高温合成(SHS)及其衍生方法可以超快速地制备热电材料粉体或块体, 并获得优异的热电性能。但是在采用SHS技术制备方钴矿材料的过程中, 易出现非稳态SHS反应, 使得反应后的坯体中产生杂相。本工作采用激光诱导点火和坯体预热相结合的方法, 分别研究了激光点火的功率密度η和预热温度T₀对方钴矿材料自蔓延高温合成过程的影响, 总结了方钴矿CoSb₃燃烧模式的变化规律, 并获得了制备单相的工艺窗口。研究结果表明, 当激光点火功率密度η固定时, 随着预热温度T₀升高, 方钴矿的SHS反应存在“反应中止→非稳态螺旋燃烧→稳态燃烧→非稳态螺旋燃烧”的转变过程; 在η=3.75 J·mm^-2, 250 ℃≤T₀<370 ℃条件下, 可以获得单相CoSb₃。

连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC_f/SiC)是发展先进航空发动机的关键材料, 航空发动机长时服役要求材料具有优异的高温蠕变性能。本工作研究了平纹编织Cansas-II碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_f/SiC)在空气中的高温蠕变行为, 蠕变温度为1200~1400 ℃, 应力水平为80~140 MPa。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了2D-SiC_f/SiC复合材料的微观组织和断口形貌, 使用能谱分析仪(EDS)进行了成分分析。结果表明: 当蠕变应力低于比例极限应力(σ_PLS)时, 2D-SiC_f/SiC的蠕变断裂时间超过500 h, 稳态蠕变速率为1×10^-10~5×10^-10 /s, 蠕变行为由基体和纤维共同控制。当蠕变应力高于σ_PLS时, 复合材料的基体、纤维和界面均发生氧化, 蠕变断裂时间显著降低, 稳态蠕变速率提高一个数量级, 蠕变行为主要由纤维控制。

Time-of-Flight （ToF）成像是利用光在目标和相机之间的飞行时间来获取场景的深度信息，具有体积小、成本低、实时成像等优势。在散射环境中，由于散射介质对光的散射作用，ToF成像受到多径干扰的影响，深度测量误差较大，限制了ToF相机在散射场景中的应用。ToF透散射介质成像技术是校正因散射光引起的多径干扰效应，从传感器接收到的混叠信号中分离出目标分量，实现散射场景中的深度信息恢复，其在雾天自动驾驶、水下勘测、生物医学等领域具有广阔的应用前景。依据ToF成像系统的不同，详细介绍了PL-ToF和CW-ToF成像的基本原理，阐述和分析了散射场景中ToF稳态成像和瞬态成像的机理和特点，分别回顾和总结了ToF稳态成像和瞬态成像的透散射介质成像研究现状，并介绍了ToF透散射介质成像的应用前景，最后依据现有ToF透散射介质成像技术的优缺点，对未来发展趋势进行了展望。

基于同轴传输线结构设计了两种不同喷嘴结构的大气压微波等离子体射流(MW-APPJ)装置，其工作频率2.45 GHz，工作气体为氩气，分别研究了两种不同喷嘴结构对等离子体放电特性产生的影响。仿真结果表明，MW-APPJ在气体喷嘴处会产生高强度的电场，经过优化结构，实现在频率2.45 GHz下，喷嘴处的场强满足氩气电离的击穿场强阈值要求。同时，利用多物理场耦合仿真软件对装置的气流分布进行了稳态模拟，并通过实验对比分析了两种喷嘴结构下大气压氩等离子体射流的基本特性。实验结果表明，不同的喷嘴结构会影响等离子体装置的反射系数随输入功率的变化规律，但并不影响等离子体射流长度随输入功率的变化规律和反射功率随进气流量的变化规律；同时，在大气压下，稳态微波等离子体射流呈现出类金属性，等离子体中的电子只能在很薄的区域中吸收微波能量，因而造成微波的反射功率较大。

高重复频率、高平均流强的电子枪具有十分广泛的应用。设计了一台束团重复频率为325 MHz在CW模式工作的微波栅控高压型热阴极电子枪，并详细论述了该类型微波栅控电子枪的实验原理。在该类型电子枪的设计中，首先需要利用仿真模拟软件EGUN、POISSON（PoissonSuperfish）、GPT（General Particle Tracer）完成300 kV直流高压电子枪的结构设计，并进行束流动力学验证计算。为将微波馈入该直流电子枪的阴栅极之间，进行了该微波栅控电子枪的供电系统设计，完成了从射频功率源到同轴热阴极的阻抗匹配方案，设计了一种325 MHz双模式同轴供电器件，并进行了验证与分析。