以天光Ⅱ-A装置X-pinch负载腔为例, 采用包含场致发射、二次电子倍增模型的三维模拟软件OPAL, 对复杂结构中真空绝缘体沿面闪络的产生与发展阶段进行了模拟研究。模拟结果表明, 阳极产生的二次电子在平行于绝缘体表面的电场分量的作用下从阴极座向大半径的运动, 是导致沿面闪络的主要原因。并提出了阻断沿面闪络的方法及其原理。采用阻断沿面闪络的措施后, 后续多次X-pinch负载腔放电实验证明, 正常的回流电流增加了近20%, 真空绝缘体上的沿面闪络得到了抑制。

介绍了磁绝缘传输线的阻抗大小、传输电压及电流大小对其产生的空间电子流大小及阴极电子鞘层厚度的影响。运用CHIPIC软件建立四层圆盘锥形磁绝缘传输线A层的近似化三维模型进行模拟，对比理论计算值与模拟值，并与相关文献的二维模拟结果进行对照，验证三维模拟的正确性。最后，模拟研究了圆盘锥形磁绝缘传输线阴阳极之间的间距变化对传输效率的影响。

利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件，对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究，发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止，故形成了谐振腔结构，进而对电子束产生强烈的调制，干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果，提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明：二极管结构改进后，寄生振荡消失，束流调制效果得到显著改善。

半导体激光器抽运耦合系统是固体激光器的重要组成部分。非成像系统空心透镜导管构成的耦合系统非常适用于大功率的半导体抽运阵列。为了给出透镜导管耦合系统的最佳结构, 需要研究抽运光束在耦合系统内及输出面的分布。利用几何光学理论, 在三维空间内, 建立了空心透镜导管中抽运光束传播的数学模型, 推导了光束传播的三维轨迹方程; 在全三维光线追迹的理论分析基础上, 开发了模拟透镜导管耦合系统传输光线的3D计算机仿真软件; 通过该软件可以自动获得全部抽运光线在透镜导管耦合系统中的真实传输路径及在耦合系统输出端面的分布。最后探讨了抽运光束通过空心透镜导管耦合系统后的能量转换效率。计算结果表明, 空心透镜导管的能量转换效率可以达到96.08%以上。

介绍了三维PDP放电过程模拟软件,该软件可较真实地反映放电单元的实际情况,对放电性能进行优化设计,且具有通用性强、界面友好、使用方便、功能完善等特点.可对不同结构、不同气体成份、不同驱动电压及波形等情况进行计算.

对应用于Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的一种输入耦合器进行了分析,并利用三维电磁模拟软件HFSS和ISFEL3D对其进行了模拟与设计.研究结果表明,该输入耦合器具有较高的能量耦合效率,并能在Ka波段获得高纯度的TE₀₂₁谐振模式.

对新型回旋速调管放大器的链式群聚腔-TE模簇腔进行研究,通过三维电磁模拟对其进行分析和计算,讨论了损耗介质对群聚腔Q值的影响,以及内外腔耦合孔数量对谐振特性的影响.模拟计算结果和冷测实验吻合得很好.最后,为正在研制中的Ka波段三次谐波倍增回旋速调管放大器设计了一种链式群聚腔.