介绍了一种采用三传输线型形成线压缩技术直接产生高功率亚纳秒脉冲的方法。给出了脉冲压缩的理论分析，设计了相应的脉冲压缩装置，并采用Pspice软件建立了电路模型，计算结果显示脉冲压缩装置的功率增益可达到2.25倍，验证了理论分析。基于现有的CKP1000超宽谱脉冲源，建立了完整的脉冲压缩实验系统并展开实验研究，结果表明：脉冲压缩装置在入射脉冲电压220 kV、脉宽5 ns的情况下，可产生峰值电压295 kV，半高宽约800 ps，前沿400 ps的亚纳秒脉冲，脉冲压缩装置的功率增益约为1.8倍，实验结果与理论值基本相符。

介绍了重频为400 KHz，脉冲宽度为960 ps输出的高脉冲能量的亚纳秒掺镱光纤激光器。该激光器采用全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构，种子源使用的是实验室自制的频率为400 kHz，脉宽为940 ps，输出功率为100 mW的掺镱光纤激光器，通过6个10 W多模激光抽运将种子光放大到8.9 W平均功率输出，相应的单脉冲能量达到22 μJ，峰值功率达到23 kW，输出激光中心波长为1064.5 nm。该亚纳秒、高能量脉冲激光器可广泛用于材料加工，激光测距，激光雷达等领域。

为测量紧凑型快前沿高电压脉冲源的输出电压，设计了D-dot电压探头。分别进行了刻度因素标定和频响标定，采用前沿约50 ns的高压脉冲信号对探头进行在线标定确定探头的刻度因素。将探头安装在阻抗为50 Ω的传输线上，用亚纳秒脉冲源进行频响标定，表明该探头的响应约为150 ps。高压实验结果表明该探头能够正确获取高电压快脉冲信号，工作稳定可靠。

为了提高超宽带系统的辐射因子，对超宽带脉冲整形技术进行了深入研究，介绍了采用Blumlein线产生双极脉冲的高功率双极脉冲产生技术。对采用Blumlein线产生双极脉冲的原理进行了讨论，通过数值模拟分析了影响双极脉冲形成的主要因素。设计了一套Blumlein高功率双极脉冲形成线，在800 kV脉冲源上开展了高压实验研究，分析了开关及形成线长度对形双极脉冲的影响。在输入单极脉冲电压为652.0 kV、脉宽为2.1 ns的情况下，Blumlein双极脉冲形成线可以产生负峰电压为571.9 kV、正峰电压为550.4 kV、半周期为740 ps的双极脉冲，峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.72倍，辐射因子为4.54 MV。

提出了一种基于分步傅里叶方法的二次采样法,用以模拟和分析亚纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生的超连续谱特性.通过此方法在广义非线性薛定谔方程上的应用,在超连续谱模拟中显著缩短了运算时间,模拟结果与实验符合很好.同时还对模拟光谱与实验结果间的细微差别做了讨论.通过此方法,模拟了1.8 m晶体光纤中产生的1.15 W续谱和光谱沿光纤长度的演化,为超连续谱实验研究的优化设计提供了依据.

对用于UWB-1系统的可调间隙亚纳秒气体开关进行了结构优化设计,并采用Ansoft软件分别对开关绝缘子和电极处的静电场进行了模拟。优化后的调节旋钮在实验调试中使用方便,能准确地测量开关间隙的大小。绝缘子结构优化后,局部场强集中点的最大场强降低为126.6 kV·mm-1,低于理论击穿场强,满足了绝缘要求。对优化后的亚纳秒气体开关进行了高压实验,结果表明:绝缘子处没有击穿现象发生,开关工作稳定,输出脉冲的前后沿变快且脉宽变窄。系统重复频率5 Hz运行时,优化后的脉冲前后沿和脉宽分别比优化前减小了130,120和100 ps。系统重复频率100 Hz运行时,优化后的脉宽比优化前减小了150 ps,比重复频率5 Hz运行时只增加了30 ps。

设计了3种结构的同轴Peaking-Chopping组合型亚纳秒气体开关,以半导体开路开关脉冲源为实验平台,分别对它们的击穿特性进行了实验研究。结果表明:亚纳秒气体开关采用环形组合电极Ⅱ时,可以在1～500 Hz稳定工作,输出前沿400 ps、后沿320 ps、脉冲宽度460 ps和电压129.2 kV的脉冲。开关输出脉冲的前后沿、脉冲宽度和电压幅度与开关间隙、气压和重复频率等因素有关,亚纳秒气体开关在小间隙(1～2 mm)、高气压(约10 MPa)时具有良好的重频特性。在开关气压和输入脉冲幅度不变时,输入脉冲上升沿越快,开关的击穿时延越小,击穿电压越高。

设计了一种高工作电压、高重复频率的亚纳秒气体开关,该开关由Peaking间隙和Chopping间隙组成,可以将纳秒信号转化为亚纳秒脉冲.开关腔外有两组调节旋钮,分别用来调节Peaking间隙和Chopping间隙,使输入脉冲的前后沿能同时得到锐化.对设计的开关进行的实验研究结果表明:在系统重频5 Hz运行时,开关能稳定输出电压278 kV、脉宽620 ps的脉冲;在系统重频100 Hz运行时,开关能稳定输出电压270 kV、脉宽700 ps的脉冲.