对S波段永磁式全腔提取相对论磁控管进行了理论设计和数值模拟研究，并对其进行了实验研究。通过理论分析初步获取相对论磁控管结构参数，并采用三维电磁仿真软件对模型进行粒子仿真优化，根据引导磁场需求设计永磁磁场产生结构。该永磁式相对论磁控管在500 kV电压输入条件下，输出微波功率1.978 GW，效率49.2%。利用实验室小型脉冲功率驱动源平台开展了初步实验研究。实验中，该永磁式相对论磁控管在脉冲驱动源驱动下获得GW级输出功率，功率转换效率约40%，实验结果与模拟结果吻合得较好。

为了研究不同驱动方式下LED结温的差异性, 依据LED热结构模型, 从功率传递角度构建了差分型LED电-热动态模型, 利用相同平均功率、不同频率的注入电功率, 计算脉冲驱动条件下的LED结温。同时, 采用正向电压法测量实际结温, 对模型预测结温的准确性进行了分析。研究表明, 差分模型能够表征脉冲驱动方式下LED电热特性, 其理论预测值与实测值误差约为4℃, 基本能够满足工程应用要求。更有意义的是, 采用差分模型, 能够分析在特定驱动条件下, LED热容、热阻等参数对结温的影响, 为不同驱动模式下LED个性化结构设计提供了理论基础。

针对传统LED日光灯存在的散热难、光线刺眼、光衰较大的缺陷, 从散热器、二次光学设计、电源驱动三个方面进行了研究和设计, 提出了翼状叠片式结构的散热器设计、新型LED阵列及双层花生米透镜的二次光学设计和斩波群技术控制的PWM脉冲驱动方式。实验表明, 其散热效果是传统铜板散热器的2-3倍, 照度均匀度高达0.856, 完全满足日常照明的要求。

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块, 并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路。该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成, 采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直。驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲。实验测试表明: 该模块峰值光功率为1750W, 光脉冲宽度为6ns, 脉冲间隔为20μs, 光束水平发散角为41.2°, 垂直发散角为0.23°; 可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射。

脉冲量子级联激光器(QCL)因自热效应会导致谱线展宽，故需极短的电流脉冲驱动。理论极限线宽所需的脉宽为5～15 ns，但由于环路寄生参数的影响，窄脉冲会引起信号过冲或振荡，因此目前商用的QCL驱动器无法满足这个要求。为获得更理想的激光器线宽，在常规脉冲恒流电路的基础上，采用频率补偿的方法来消除过冲和振荡，并设计了一款稳定的纳秒级激光器驱动电路。实验结果显示该驱动装置实现了峰值电流0~2 A、脉宽8.4~200 ns、上升时间<4 ns、过冲<1%的脉冲电流输出。使用中国科学院半导体研究所研制的波长4.6 μm激光器和傅里叶变换光谱仪进行测试，当驱动脉宽由100 ns减小到10 ns时，激光器线宽由0.35 cm-1线性递减到0.12 cm-1。综合验证表明，所设计的驱动装置实现了稳定的窄脉冲电流输出，尤其适用于量子级联激光器的窄线宽驱动及应用。

基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术,提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上,研制了中等电压等级的重复频率初级电源; 改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性; 优化了系统整体电路结构,利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能; 设计了合理的复位路径,实现了各部分磁芯的在线直流复位; 并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果,脉冲波形的重叠一致性好。

采用脉冲和直流两种驱动模式分别驱动同一批次的白光LED灯珠,对比分析了在“视觉亮度”一致时两种情况下的光色电性能,并研究了人眼视觉惰性对白光LED性能的影响。研究发现,在低脉冲占空比下,脉冲驱动LED的电流和发光效率比直流驱动的低,并且随着占空比的增加,两者的差值逐渐减小并趋于相等;当脉冲占空比高于70%时,两者驱动电流的差值增加,而脉冲驱动的发光效率却高于直流驱动的发光效率。此外,相比直流驱动,高脉冲电流驱动下的LED的发光更接近等能白光,进而增强了人眼对LED发光亮度的刺激响应,有效地提高了人眼的“视觉亮度”。

基于磁开关技术提出了一种高功率长脉冲驱动源方案,主要包括脉冲变压器、磁脉冲压缩、低阻抗脉冲形成网络、磁开关类型主开关,以及感应电压叠加器等关键子系统；研制了各关键子系统并开展了单独的实验调试,基于跑道型磁芯制作了闭环磁芯脉冲变压器,采用硬连接绕组方式制作了方便调节的两级磁压缩系统,利用陶瓷电容器制作了圆周对称的Blumlein型低阻抗脉冲形成网络,配合低阻抗脉冲形成网络研制了磁开关类型主开关,基于单端口馈电和角向传输线技术建立了四级IVA实验装置；在上述关键子系统调试基础上,开展了全系统的初步联合实验,验证了技术方案。