为了解决巨型望远镜潜在的结构变形对方位轴系支撑和精密驱动的影响, 基于组合轴承和驱动车载的概念, 提出了一种集成具有轴承及驱动两个功能的机械装置。此套机械装置采用了静液压油垫和直接驱动技术。直接驱动和液压油垫组合安装在承载机构上, 可以减小电机间隙变化以便提高驱动系统的效率, 此机械装置包含一套运动副连接, 该连接允许底部静液压油垫与滑动导轨紧密贴合而上部连接到方位轴移动结构上(就方位轴而言), 由此机械装置在运行时只会受到底部滑动轨道平整度的影响而不受上部移动结构大尺度变形的影响。之后通过ANSYS对机械装置进行了静力学仿真, 以验证模型的准确性。分析结果证明: 系统在设置运动副连接和未设置运动副连接两种情况下, 施加Z轴方向力矩时, 关注点的位移由14.3 μm减小为0.85 μm; 施加X轴方向力矩时, 关注点的位移由12.9 μm减小为1.26 μm, 运动副连接层可以显著吸收望远镜方位轴移动结构变形引起的力矩, 从而不会将该作用力矩强加给静液压油垫和驱动系统。该项设计为巨型望远镜高精度轴系和精密驱动的研制提供了可靠的设计依据和技术支持。

研究了基于间接驱动设计的神光Ⅲ原型装置在直接驱动方式下提供的辐照均匀程度,在考虑激光瞄准偏差以及激光束间能量偏差的情况下,通过优化激光光斑内部光强分布实现了球靶表面较高程度的均匀辐照。研究表明光强均方根随激光偏差的减小而降低。在优化结果基础上,分析了优化光强与实际光强的联系,指出可通过同步放缩具有长度量纲的量调整靶球表面平均光强,为后续靶设计提供了依据。最后,研究了优化结果在直接驱动快点火技术途径下的应用,分析了导引锥对激光传输的影响,表明当导引锥位于靶球两极方向,并且半锥角小于30°时,导引锥对锥外部靶球表面的光强分布影响较小,优化结果亦可应用于直接驱动快点火。

在光电经纬仪设备的水平轴系中实现了双电机的直接驱动控制。建立刚性连接下双电机的直接驱动模型, 与单电机驱动相比: 双电机与单电机的控制特性的谐振频率几乎是一致的, 而双电机反谐振频率是单电机驱动的1.414倍, 因此双电机具有比单电机驱动良好的控制对象特性。由于双电机采用了刚性连接, 其速度已经同步了。提出了电流跟随控制方法实现力矩同步的控制算法。具体就是以其中任何一个电机作为主电机, 另外一个电机作为从电机跟踪主电机的反馈电流, 而速度反馈直接到主电机上。实验结果表明理论分析的有效性, 在跟踪轨迹为0.01°/s的直线, 位置随机误差为 0.011 9″。

在神光Ⅱ激光装置上，针对外径260 μm的柱形靶，采用大焦斑拼接的办法（焦斑直径约200 μm），开展了八路激光直接驱动压缩实验。利用第九路激光驱动钼X射线背光，使用KirkpatrickBaez显微镜成像以及条纹相机记录的方法，获得了柱形靶内爆流线图，据此给出的压缩后密度约为初始密度的120倍。该密度处于快点火电子产生区和能量沉积区密度之间，正是电子束需要传输的密度区域。神光Ⅱ皮秒激光运行后，可以利用这种压缩的柱形靶开展电子束在稠密等离子体中传输的实验研究。

为了增加ICF激光驱动器的灵活性，使其可满足多种聚变点火方式，激光驱动器激光打靶角度的优化设计应以间接驱动为主，同时兼顾直接驱动。以神光Ⅲ主机装置为例，基于已有的间接驱动激光打靶角度设计，用球谐模和三维辐照场方法，完成了兼顾直接驱动打靶角度的优化，结果表明优化设计的打靶角度可实现小于1%的球靶表面辐照均匀性。同时分析了激光参数对辐照性能的影响，并获得了满足直接驱动要求的陡边小焦斑设计。

基于金属外壳1.0 μF/40 nH/100 kV的电容器和±100 kV/200 kA气体开关，提出了电流20 MA、前沿300 ns Marx型直接驱动Z箍缩负载的脉冲功率源概念设想，共40路并联，每路为6个Marx并联驱动一条水介质传输线， Marx为18级串联。分析了关键单元（电容器和气体开关）的技术可行性，建立了PSpice电路模型，模拟计算了Marx建立时间分散性、水介质传输线阻抗对负载电流的影响，模拟结果表明：Marx建立时间分散性从10 ns增加到60 ns时，负载电流前沿从平均282 ns增加到287 ns，峰值从21.0 MA降低到19.8 MA，脉宽几乎不变；Marx建立时间分散性对负载电流的影响随着并联数目增加变小；采用4.2 Ω等阻抗传输线，负载电流最大。

介绍了14支路并联的300 kA百ns直线型变压器驱动源单级模块的结构和关键部件。模块通过采用双端引出电极电容器以及小型多间隙串联气体火花开关，可以并联更多的支路数，减小回路电感，提高储能密度；通过采用非晶磁芯，减小磁芯损耗，提高模块耦合效率。实验研究了初级气体开关工作系数对模块输出的影响，实验结果表明：模块开关电压工作系数达到0.7，多间隙串联开关才能较好同步放电；给出了快直线型变压器模块的初步调试实验结果，在模块充电±90 kV，开关气压0.32 MPa情况下，匹配负载电流峰值可达到302 kA，上升时间约100 ns，负载上获得的峰值功率为23 GW。

传统光栅扫描式光谱仪器由于机械结构的限制，无法达成高精度扫描和高速扫描的统一。本文针对电机直接驱动光栅的扫描结构，提出了一种采用激光、位置敏感探测器PSD 以及底面为正多边形的棱柱反射扫描镜的全新主动光电扫描反馈光栅角度位置的结构和方法，目的是在保证快速扫描的同时，利用主动光源经多面反射镜反射形成光斑在PSD 上的扫描，从而精确传感和反馈光栅的转动来确保波长扫描的精度。系统由步进电机直接带动光栅快速转动产生扫描光谱，由激光器、PSD 和多面反射扫描镜构成主动式光栅角位置反馈系统，对光栅转角进行高精度快速测定，保证系统的扫描精度和速度，初步实验取得了比较满意的结果。