介绍了一种粒子沿折线 (zigzag-line)运动的守恒型 PIC算法在自编三维全电磁粒子模拟大规模并行程序 NEPTUNE3D中的实现与应用情况。相对于经典 PIC算法，该算法不需要修正电场，可以避免大型矩阵求逆问题，使得程序鲁棒性更高; 相对其他守恒型算法，该算法不需判断语句，代码执行效率更高，更适合大规模并行计算环境。通过与经典 PIC算法对比，给出采用 zigzag-line守恒型 PIC算法的 NEPTUNE3D程序对磁绝缘线振荡器天线一体化模型与太赫兹折叠波导行波管 2个实际算例的验证测试结果、应用效果，结果表明: zigzag-line守恒型 PIC算法模拟结果正确可靠，相对经典 PIC算法，大大缩短了计算时间，显著提升了器件模拟设计效率。

给出了满足电荷守恒的共形发射技术。首先阴极表面由三角网格共形描述,发射带电粒子时,根据电荷和电流线性分配方式和离散高斯定律,带电粒子的初始位置设置在与三角面元处于同一个网格元胞内,离三角面元最近且处于金属内部的网格点上。带电粒子的初始运动由两部分组成：一是由三角面上的法向场推进所产生的运动；二是使发射粒子在阴极面上分布呈随机性而设定的随机运动。运动产生的电流按照电荷守恒定律分配到离散网格中,并且由于粒子的初始位置设置在整网格点上,带电粒子的共形发射不会产生非物理的静电累加。最后通过同轴二极管模型来验证共形发射模型的正确性。

基于非Kolmogorov谱模型和广义惠更斯-菲涅耳原理，以双曲余弦高斯(ChG)涡旋光束为例，对部分相干ChG涡旋光束在非Kolmogorov大气湍流传输中拓扑电荷的守恒距离做了详细的研究。研究表明，广义结构常量C～2n越大，广义指数参量α越小，湍流内尺度l0越小，空间相关长度σ0越小，束腰宽度w0越大，则拓扑电荷守恒距离越小，而湍流外尺度L0和双曲余弦部分参数Ω0对拓扑电荷守恒距离无影响。

理论分析了平行板、同轴、共心同轴圆锥3种典型传输线，运用磁通量守恒求解了初始电流的解析表达式，利用电荷守恒求解了初始电压的解析表达式，在此基础上定量计算了一定初始电流、初始电压下形成的稳态磁绝缘电流、阴极电流与电压，并采用粒子模拟软件对其进行2维数值模拟，模拟结果与理论值吻合较好。

在光纤研制过程中掺铒光纤(EDF)的纤芯折射率控制尤为关键。对采用改进型化学气相沉积(MCVD)技术沉积纤芯疏松层，并用溶液浸泡法，采用不同铝离子浓度的氯化铒溶液制作的四种掺铒光纤进行了折射率测试和电子探针微小分析(EPMA)。提出了掺铝将改变原疏松层中的二氧化硅和二氧化锗的比例，铝离子进入疏松层越多，最后得到的掺铒光纤纤芯的二氧化锗的摩尔分数就会越少，用氧化铝生成和二氧化锗挥发两个化学反应式进行了解释。掺铝和掺锗都会提高纤芯的折射率，但由于锗减少引起的折射率降低量大于铝提高引起的折射率提高量，导致掺铝后纤芯的整体折射率下降。