基于时域有限差分法(FDTD)对非线性模式面结构砷化镓光导开关的热传导过程进行了数值模拟。研究了光导开关临界频率与电流丝位置、半径、数量、芯片尺寸、环境温度等参数的关系。研究表明: 临界频率随电流丝半径、数量的增加, 呈指数上升趋势; 临界频率随着电流丝深度、芯片厚度的增加, 呈指数下降趋势; 临界频率在一定范围内随环境温度的增加呈线性下降趋势。

通过电子、X射线混合源和X射线源打源照镁靶谱的对比实验, 论证了放射源打靶谱的测量中存在着表面效应。它除和电子打靶有关外, 也反映了靶表面的一些特性。为此, 做了放电源打源照镁靶谱随存放时间变化的实验。实验结果表明:源照镁靶表面可能存在一层阻挡层, 阻止新态氢原子向外扩散。根据打磨和未打磨源照镁靶打靶谱的对比实验, 推测靶表面的阻挡层可能是一层新态氢原子富集层。为此, 又做了镁铼靶打靶谱的对比实验, 照射打磨和未打磨镁靶打靶谱的对比实验, 根据实验结果, 估计新态氢原子富集层可能是一层以氧为核的氢原子和新态氢原子团。由此推测阻挡层是一层以氧为核的新态氢原子团组成的新态氢原子富集层。这种新态氢原子富集层产生了打靶谱测量中的表面效应。

为了将工业CT与快速原型直接集成, 提出了一种由工业CT切片图像直接生成快速原型层片数据的方法。首先对工业CT切片图像进行边缘提取、去噪、细化、连接和轮廓跟踪, 获取样件的内外结构轮廓点数据; 然后在相邻断层间建立轮廓匹配点对, 线性插值层间轮廓数据,以满足快速原型加工对层片厚度的要求, 并用三次B样条曲线对所有轮廓进行拟合; 最后经过轮廓数据点采样和内外轮廓判断后, 生成通用层接口文件输入快速原型系统。试验验证了该方法的有效性与正确性。

针对复杂电大目标电磁脉冲耦合效应缺乏定量研究的问题, 基于时域有限差分方法(FDTD)建立了一套电磁脉冲耦合效应建模与评估分析流程, 开展了低频电磁脉冲激励下的仿真试验, 获取和分析了特性数据, 进而提出了一种表面加载透明导电材料的低频电磁脉冲激励防护方法。试验结果表明:基于功率密度的易损性分析具有良好的工程适用性, 而且防护方法对低频电磁脉冲激励具有较好的屏蔽效能。

为满足快点火对点火脉冲功率的要求, 主要在建和规划中的快点火驱动器均提出类似天文望远镜的拼接技术, 实现大口径多路激光的相干聚焦。采用几何光学追迹和傅里叶方法求解拼接聚焦模型, 针对抛物面镜的拼接规模和控制精度对焦斑峰值功率的影响进行了理论和数值模拟研究。模拟了2×2, 3×3和4×4拼接离轴抛物面镜在一定控制精度下远场焦斑的斯特列尔比, 并由正态分布的蒙特-卡罗方法分析了精度误差对斯特列尔比的影响。结果表明, 面外旋转角和轴向活塞位移误差分别为1 μrad和210.6 nm时2×2结构的焦斑斯特列尔比大于0.8的概率超过60%。

在神光Ⅱ强激光装置上, 用条纹晶体谱仪对埋点于黑腔靶内壁上的双示踪Ti和Cr材料的激光等离子体高离化态离子发射的X射线谱线进行实验测量, 获得超高时间分辨的X射线细致结构谱线。用碰撞辐射模型计算了非局域热动平衡的等离子体布居数, 组态平均速率系数由一级微扰理论计算, 电子波函数由Hartree-Fock Slater自洽场方法计算, 给出了Ti和Cr激光等离子体在电子密度为1019～1022 cm-3范围内的He-α线强比与电子温度的关系曲线。采用等电子X射线谱线法, 获得了黑腔靶激光等离子体冕区的电子温度随激光脉冲加热从低温到高温、然后缓慢下降的演化过程, 其峰值达到2.05 keV。

阐述了参考光束型激光多普勒测速仪的基本原理, 从理论上分析了原理公式近似、高斯光束干涉、激光线宽、探测器孔径、有限渡越时间、信号处理算法、空气折射率变化及角度测量等诸多因素对激光多普勒测速仪测量结果造成的误差, 研究并给出了每一种影响因素所引起误差的理论公式, 在每一种影响因素中具体讨论了各种光学参数对测量误差的影响并对部分参数进行实验研究。理论分析和实验表明: 在实验中需要选择线宽较窄的激光器及孔径较小的光电探测器, 而在选择光束光斑半径和信号光中心光线的方向与粒子运动方向的夹角时, 既要考虑激光的质量和多普勒信号的强度, 同时也需要考虑原理公式近似、探测器孔径的尺寸、有限渡越时间及高斯光束干涉等多种因素对测量结果的影响。

分析了温度梯度和均匀温度对潜望式激光通信终端反射镜形变的影响, 利用椭圆域上的Zernike多项式对椭圆反射镜的波前进行拟合, 计算由于热形变导致的波前畸变误差, 给出了星间激光通信终端反射镜均方根值、发射光束瞄准误差、接收端光强随温度梯度和均匀温度的变化关系。结果表明:温度梯度对反射镜的影响只是引起峰值光强的漂移和少许下降, 当温度梯度为14 ℃/m时瞄准误差达2.1 μrad。均匀温度会引起接收端的光强分布变化, 从而导致很大的瞄准误差和光强衰减, 当均匀温度与参考温度的差值小于0.6 ℃时, 由波前畸变误差引起的瞄准误差小于1 μrad, 当差值大于0.6 ℃时, 瞄准误差突然增大到几μrad, 接收端光强分布发生变化, 此时反射镜热形变引起的像散项对光强分布起重要作用。