以带有悬臂结构的同轴脉冲形成线为研究对象，开展提高振动环境适应性的优化设计。首先，通过实际工况分析及仿真计算，确定形成线内筒的盲孔螺钉可采用的防松措施有：使用施必劳螺纹并涂抹防松胶；优化螺钉数量。其次，通过仿真分析和绝缘试验，优化尾端绝缘子材料，提高悬臂支撑的中内筒连接刚度。最后，开展振动试验考核，优化后的形成线等效件可以通过长时间的振动考核，相比优化前的振动环境适应性有很大提高，验证了优化设计的有效性。该研究结果对同类型脉冲功率源的振动环境适应性设计具有参考意义。

双层换热管的设计可以有效降低换热管破裂事故的发生概率，但管间接触热阻会导致换热管传热效率降低，不利于铅铋反应堆一回路系统热量的顺利导出，因此需要优化双层换热管的设计。本文以铅铋反应堆双层换热管式主热交换器为研究对象，提出在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体作为热界面材料，分析换热管长度、壁厚、外径和间距对传热性能的影响规律，并与未填充热界面材料的双层换热管式主热交换器传热性能进行对比分析；分别以JF因子和成本效率比（Cost-effectiveness Ratio，CER）为优化目标，以上述4种参数为优化变量，采用遗传算法对主换热器传热性能进行优化和综合评估，得到一种铅铋反应堆新型双层换热管式主热交换器设计方案。优化后的主换热器总传热系数增加5.79%，一回路压降提升2.32%，JF因子提升5%，CER因子提升24.62%。结果表明：在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体可以在降低蒸汽发生器管破裂事故概率的前提下，有效提高双层管换交换器的传热性能。

为满足悬臂梁式传感器测量带宽大、灵敏度高的需求，采用F型梁增敏结构设计了一种光纤光栅加速度传感器。首先推导出传感器的谐振频率和灵敏度公式，在此基础上使用MATLAB优化传感器参数，并利用ANSYS对传感器进行模态分析和谐响应分析，得到了传感器的模态振型图以及两种不同阻尼比条件下的幅频响应，仿真结果与理论计算基本一致。制作了2个传感器实物，对直接封装的传感器1和填充硅油后封装的传感器2进行了幅频响应、灵敏度特性和横向抗干扰能力测试。实验结果表明：传感器1的谐振频率约为168 Hz，测量带宽为1.5~50 Hz，灵敏度系数为159.84 pm/g，横向抗干扰度为9.88%，谐振频率和灵敏度理论值与实际值误差分别为0.93%和3.29%；填充硅油后的传感器2的测量带宽为1.5~100 Hz，灵敏度系数为133.57 pm/g，横向抗干扰度为8.1%。实验证明在传感器内部填充硅油可以增大传感器工作带宽，提高横向抗干扰能力。

单片集成式主振荡功率放大器（MOPA）具有体积小、功率大、光束质量高等优势，通过集成布拉格光栅，还能够实现窄线宽和动态单模，在倍频、泵浦、光通信和传感等领域具有重要应用价值，是近年来半导体光电子器件的研究热点。本文梳理了单片集成式MOPA的主流结构，包括锥形、脊型、布拉格光栅型和三段式MOPA，以各自的工作原理和性能特征为出发点，介绍其主要的研究方向，并结合它们各自面临的问题介绍最新的发展趋势。针对单片集成式MOPA中普遍存在的高功率下光束质量退化的问题，梳理了近年在外延层结构、腔面光学薄膜和电极设置等方面的优化设计，重点总结了单片集成式MOPA在提高光束质量及高功率、容线宽及高亮度方面的重要进展。围绕不同领域的应用需求，整理了具备高功率、窄线宽、高光束质量和高亮度等性能特征的单片集成式MOPA的研究进展，最后展望了单片集成式MOPA的发展趋势。

为了减小弹载光学系统支撑结构在服役温度下的热膨胀变形，选用纤维方向热膨胀系数小、可设计性强、比重小的碳纤维复合材料代替钛合金作为支撑结构主体材料。首先测定复合材料沿纤维方向和垂直纤维方向的线热膨胀系数，并在此基础上建立复合材料层合结构热膨胀仿真分析方法，然后以轴向前端热膨胀变形量最小为目标、质量与基频为约束进行复合材料支撑结构优化设计，通过有限元数值仿真验证设计方法的有效性。结果表明：碳纤维复合材料支撑结构相较于钛合金支撑结构在50 ℃的均匀温升区间内轴向前端热膨胀变形减小87.8%，质量减小63.2%，基频提升了24.4%，满足了支撑结构对超低热膨胀、轻量化和动态特性的要求。