设计了一款长度为265 mm的飞秒条纹管。采用短磁聚焦透镜和行波偏转板，并将行波偏转板置于磁透镜之前以提高偏转灵敏度。采用蒙特卡罗方法对阴极表面理想点和阴极狭缝发射的光电子初始参量进行了模拟抽样，用CST软件的Particle Tracking模块模拟跟踪了光电子的运行轨迹，统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布和渡越时间，给出了光电子在最佳像面上的点扩展函数和调制传递函数。计算结果显示，所设计的条纹管阴极有效尺寸达到6 mm，放大率为2.4~2.5，动态空间分辨力大于55 lp/mm。经保守估算，条纹管的时间分辨力有望达到245 fs。

实现电子脉冲在时域上的压缩是提高条纹相机以及超快电子衍射仪等超快诊断仪器时间分辨能力的关键，本文提出用时间聚焦的方法来改善超快诊断技术的时间分辨能力。通过在时间聚焦电极上加随时间线性增加的电场来补偿光电子在光电阴极和阳极之间的时间弥散，从而使快电子相对变慢，慢电子相对变快，达到在时域压缩电子脉冲的目的。用Monte Carlo方法和有限差分法对大量光电子的追踪模拟显示，这种利用随时间变化的电场对电子脉冲速度进行调制的方法可以将初始时间宽度为300 fs的电子脉冲压缩到50 fs，为研制时间分辨能力高于100 fs的条纹相机和超快电子衍射仪等超快诊断技术提供了一种思路。

时间分辨力是变像管扫描相机的重要技术参数, 提出了将超分辨率图像复原理论应用于超快诊断研究, 首先阐述了图像超分辨率复原在超快诊断中应用的可能性, 给出了变像管扫描相机图像点扩散函数的分析和计算方法。最后, 基于Poisson-MMAP(MPMAP)超分辨力复原算法, 获得了Au阴极X射线变像管扫描相机的图像复原结果, 实验结果证明了方法的有效性, 为变像管扫描相机时间分辨力的提高提供了一种新的途径。

超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器BC-422型闪烁探测器的中子探测过程, 计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力；对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示: 设计适当的BC-422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级, 对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps, 对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps, 能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。

通过对频域干涉原理的深入研究,本文提出了一种超快时间分辨力的脉冲激光频域干涉技术。采用该技术方法可精确同步泵浦－探测实验中泵浦脉冲和探测脉冲的传输时间,其同步精度与脉冲激光器脉宽相当。本文详细论述了频域干涉技术的系统构成和工作原理,数值模拟了飞秒脉冲激光频域干涉仪的输出信号,指出当频域干涉仪输出的条纹数最少时,两脉冲之间的传输时间差即达到最小,最后通过动态实验验证了理论推导结果。

砷化镓光导开关具有响应速度快,转换率较高等特点,为它应用于研究高速器件的性能等方面提供了可能。通过阐述该领域理论和实验的主要研究结果,分析比较国内外的研究现状,为以后的研究工作打下基础。

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围，实现大面积两维空间高时间分辨取样测量，从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用，设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源，通过脉冲提取器将76 MHz的高重复频率降低为1 MHz，采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5 ps，非线性为2.60%，可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命，取得了与参考文献一致的实验结果。

纳秒级紫外/软X射线条纹相机是一种利用高速扫描电路实现将纳秒级光信号转化为图像信号的高速图像设备,它主要包括了条纹管、高速高压扫描单元、高压单元以及控制记录单元等部分.系统设计中采用近贴聚焦电子光学系统和雪崩管电路使得目前所能达到的指标为:能谱响应范围紫外～1keV,空间分辨力静态15Lp/mm,动态5Lp/mm,时间分辨力为500ps.