采用体光栅对商用线阵半导体激光器进行线宽压缩，得到线宽0.1 nm、中心波长780.2 nm、最高连续输出功率80 W的泵浦激光输出。为了降低热效应，通过外加斩波器将泵浦光转化为脉冲模式，脉宽440 μs，占空比为1∶5。采用长度为5 mm的铷金属饱和蒸气作为增益介质，并在常温下充入33 kPa乙烷和47 kPa氦气，进行了出光实验。在泵浦峰值功率35.4 W，铷吸收池温度120 ℃时，得到峰值功率600 mW的795 nm铷激光输出，斜率效率为1.7%。

基于晶体布拉格衍射理论，搭建了X射线背光成像系统，核心色散元件为α石英球面弯曲晶体。在中国工程物理研究院流体物体研究所“阳”加速器上进行了单色X射线背光成像实验，背光源为箍缩负载Al丝阵聚爆产生的激光等离子体X射线，成像物体为厚度100 μm的不锈钢网格阵列，接收装置得到Al丝阵聚爆的等离子体X射线2维分辨的空间单色成像，其空间分辨力为75 μm。目前实验中采用Al膜作为滤片，对Al的类He跃迁辐射线系都有吸收，得到的背光成像信噪比较小。

基于目前国内外相关研究结果，分析了喷雾冷却的传热特性，阐述了喷雾冷却换热机理，给出了强化方法，研究了影响换热性能的因素，并给出一些理论临界热流密度（CHF）模型。最后结合高功率激光器件的散热需求，提出了喷雾冷却的发展方向。

根据高重频脉冲激光产生光学脉冲放电形成准静态波的原理，对自编的流体力学计算程序进行了验证，结果表明该程序可用于吸气式高重频脉冲激光推进性能的数值研究。分别计算了基于移动点火点和喷射气流两种模式下准静态波流场的冲量耦合系数，均高达600 N/MW，比传统的低频脉冲激光推进冲量耦合系数250 N/MW高。比较了两种模式的优缺点，给出了不同模式的适用情况，结果表明，对于机理研究来说，喷气模式更易于实现。

将一种新的任意长度喷管型面设计（ALN）方法应用于气动激光器喷管型面设计，在相同的喷管出口设计马赫数、喷管喉部高度及喷管扩张段长度条件下，设计了4条ALN方法喷管型面，并和一条最短长度（MLN）喷管型面作对比，采用2维气动激光器增益场仿真方法对5个喷管的小信号增益场进行仿真。计算结果表明:ALN方法可以有效地实现增益场分布的控制，选择合理的设计参数得到的喷管长度比MLN喷管更短，小信号增益更大。

针对传统空时域滤波器难以剔除杂波(尤其是杂波边缘)的缺点，提出了一种基于时频分析的弱小运动目标检测方法。理论分析表明，目标经过处的时频是一个小波包，波包的幅度与目标的幅度一致，而宽度则与目标速度成反比关系；杂波边缘经过处的时频则是一个上坡或者下坡。采用两级滤波方法检测运动目标，即首先采用恒虚警率准则过滤噪声，然后再利用目标出现处存在的波包，分别统计主瓣与旁瓣能量及其能量比，去除杂波，检测出运动目标。云背景下弱小目标检测试验结果证明了该方法的有效性。

为了克服目前高能短脉冲装置压缩光栅的损伤阈值无法满足要求的问题，针对星光Ⅲ装置皮秒激光束的压缩器，设计了由熔石英材料构成的、具有较高损伤阈值的光子晶体光栅，该光栅由2维光子晶体和表面光栅结构两部分组成，具有高反射效率和强角色散的能力。计算结果显示:经过优化设计的光子晶体光栅在波长1 053 nm，57°～77°的入射范围内，-1级衍射效率超过了92%，而当入射角为71°时，在1 040～1 090 nm光谱范围内，-1级衍射效率超过92%，性能满足使用要求。

笑脸效应严重制约大功率半导体激光器输出谱宽压窄。为避免笑脸效应，以中心波长780 nm单宽面源大功率半导体激光器为研究对象，利用利特曼外腔结构，优化外腔参数，在激光器自由运转19 W时，获得11.5 W、外腔效率达61%的窄线宽输出。将窄线宽输出激光通过长25 cm,80 kPa乙烷、110 ℃的铷池，96.7%的泵浦光被吸收，通过与理论模型对比,推断半导体激光器的输出谱宽为15 GHz(0.03 nm)。

为了获得激光支持燃烧波和爆轰波的点燃阈值，采用压电探测器检测波长为1 064 nm的Nd:YAG激光作用在铝靶表面所产生的应变和冲压。从实验结果观察到压电信号的变化分为3个阶段，分别为光热弹性应变阶段、等离子体增强耦合阶段和激光支持爆轰波对靶表面的压力阶段，并从理论上研究了这3个阶段的激光与靶材料相互作用的机理,从而可以从压电信号是否发生跃变判断出激光支持燃烧波和激光支持爆轰波的点燃阈值，与其它方法所得到结果基本吻合。

为满足高能激光从谐振腔真空室到大气环境的输出要求，减小窗口热变形对输出激光束性能的影响，提出了一种通过旋转固体窗口降低其受辐照功率密度的解决方案。该方案通过大力矩空心直流电机带动固体窗口匀速转动，并采用高精度动密封圈隔离真空和大气，使得强激光对CaF2窗口的辐照均匀化，从而大大减小CaF2窗口的温度梯度和应力，极大改善了输出光束性能，并有效避免了长时间出光时CaF2窗口炸裂现象的发生。研究结果表明：该方案具有体积小、重量轻、结构紧凑、使用方便和性能可靠等优点，可有效改善激光器输出光束质量，使高能激光长时间输出成为可能。

通过延长激光器环形腔腔长，利用高浓度掺杂的单模掺镱光纤，搭建了超低重复频率、全正色散结构的半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器。激光器的中心波长、重复频率、平均功率及单脉冲能量分别为1 064 nm，281.5 kHz,11 mW和39 nJ。为了稳定中心波长,实现自启动，激光器腔体内接入了一个带通滤波器。该激光器运行稳定，无调Q不稳定现象,极大减小了半导体可饱和吸收镜被损坏的机会。

使用聚焦平顶光束和平顶涡旋光束，以金为例,对金属瑞利粒子辐射力和俘获稳定性进行了分析，着重研究了拓扑电荷和光束阶数对辐射力的影响。结果表明，随着拓扑电荷和光束阶数的增大，最大光强和辐射力随之减小;平顶光束可以俘获金瑞利粒子,俘获微粒的牢固性和俘获范围随着光束阶数增大而减小，而平顶涡旋光束的梯度力不能作为回复力，因此不能俘获。最后,还讨论了不同光强分布下，俘获金属瑞利粒子时复介电常数需满足的必要条件。

为了研究激光对红外热成像设备自动增益控制（AGC）电路的干扰效果，在分析红外热成像设备AGC电路工作原理基础上，探论了激光对红外热成像设备AGC电路的干扰机理，开展了激光对某型红外热成像设备AGC电路的干扰实验，并提出了区域灰度变化测试AGC增益的分析方法。对实验结果进行了定量研究，结果表明：激光对红成像设备AGC电路持续有效干扰应满足干扰激光脉冲周期小于自动增益调整时间的条件。

根据荧光寿命定义和放大过程获得的增益方程，研究了新型非线性晶体BaAlBO3F2中三种不同的相位匹配模式下中心波长532 nm泵浦的参量荧光光子寿命的分布特性。结果表明，当注入单色信号光时，参量荧光寿命随泵浦光相位匹配角的增加由椭圆体分布变化为圆环体分布。采用宽带信号光时，则由分散分布改变为集中在近200 nm波长范围内分布，并随泵浦光相位匹配角的增加而逐步减小。考虑宽带泵浦光注入情况时，参量荧光寿命的分布范围由于相位匹配范围增加而随之扩展。

利用中分辨力成像光谱仪数据，采用星地测量并结合中分辨力辐射传输模式，以巢湖流域及周边为实验区，计算得到该地区夏季实际大气层结下沿观测路径整层大气透过率、大气辐射、大气热辐射和大气散射的太阳辐射在中分辨力光谱上的特征，以及整层大气廓线。研究结果表明：受能见度影响，实验区两地点水体像元处的整层大气透过率数值略高于植被像元处;两地卫星入瞳处的程辐射和卫星探测器探测到的程辐射谱分布相似;在可见至近红外波段，大气程辐射和散射的太阳辐射谱分布相似性较强，且随着波长增加而数值均逐渐减小,而大气热辐射数值很小;两个地点在短波范围内路径热辐射很低且接近，随着波长的增加，热辐射明显增强,波长越长，两地点热辐射差别越明显;当日天气晴好，气溶胶含量较低，而且两地距离很近，因此两地的大气廓线数据基本相似。

针对抛物形喷管与圆柱形喷管相组合的带延长圆柱形喷管激光推力器模型，通过求解含激光能量源项的流体力学方程组，计算得到了不同单脉冲激光能量条件下3种构形参数对冲量耦合系数和推力的影响。结果显示带延长圆柱形喷管可获得高于600 N/MW的冲量耦合系数，同时表明冲量耦合系数随圆柱喷管长度的增加而增大并趋于饱和，圆柱喷管饱和长度与激光能量呈线性关系。冲量耦合系数随抛物形喷管张角的增大先增大后减小，对于总长度为100 mm的喷管，半张角在33°左右时取得最大值且受激光能量的影响很小。冲量耦合系数随点火位置的增大也存在最大值，最大值对应的点火位置与激光能量成线性关系。

为了有效抑制CCD测量噪声带给激光对比度分布测量的影响，基于对比度测量模型，利用CCD测量噪声的先验知识及其输出观测值，给出了CCD噪声的校正方法。与现有计算方法的比较表明，该方法可以有效抑制CCD测量噪声带给测量的影响，其扩展不确定度从0.6%降低至0.3%，降低了测量不确定度，提高了测量的置信度。

针对激光点对点通信方式的不足，提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想，并对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了的研究。首先利用3维标量锥形波对入射激光束进行了模拟；然后列出了积分方程，并根据矩量法进行了离散；最后通过前后向迭代法求解矩阵方程，得出了3维散射系数，准确地表示了基于理想导体界面的3维标量激光漫反射特性。

以蒸馏水为冷却工质，对冷凝器内置的封闭式光滑表面喷雾冷却系统进行了启动时间变化规律的实验研究,结果表明喷雾系统不同模块最优启动顺序为冷凝器、泵和加热器。采取6种不同的启动顺序，启动后加热表面的温度不均匀度均小于0.25 ℃。在最优启动顺序下，研究了冷却水流量、泵高度、加热功率和喷雾流量对启动时间的影响。随冷却水流量和喷雾流量增加启动时间缩短，随泵高度增加启动时间略微增大，随加热功率增大启动时间先增大后减小。启动时间影响程度由大到小的因素依次为喷雾流量、冷却水流量、加热功率及泵相对于加热表面的高度。喷雾工质流量由10 mL/min增大到35 mL/min时，封闭式喷雾系统的启动时间缩短了5 000 s。同样操作条件下,封闭式系统的启动时间比开放式系统延长15%~20%。

介绍了一种新颖的短腔电光调Q窄脉宽激光器，通过分析影响脉宽的主要因素，确定了激光器的结构及参数。在准连续端面泵浦条件下，采用掺杂原子分数为1.0%、沿a轴切成布儒斯特角的Nd:YVO4晶体作为增益介质，直接获得偏振光振荡，有效缩短了腔长。在物理腔长20 mm时，采用退压式电光主动调Q结构，减小了插入损耗，获得了脉冲宽度为1.049 ns、单脉冲能量为0.32 mJ、光束质量平方因子为1.9的稳定激光输出。

采用Daubechies小波分析,对神光Ⅱ装置上流体力学不稳定性实验中样品扰动幅度和X光强度之间定标关系的数据进行了处理，获得了比较理想的去噪效果，并由此得到了平面调制靶波长及材料线性吸收系数等细节信息。该定标关系对准确测量瑞利泰勒不稳定性的增长至关重要。作为对比,利用Wiener滤波方法对数据进行了处理，结果显示在处理这类信号时,Daubechies小波滤波在去除噪声和保留信号细节特征方面明显优于Wiener滤波。

采用分布反馈式半导体激光器作为探测光源，结合程长为100 m的离散型多通吸收池，采用直接吸收光谱技术，对室温下中心波长2.33 μm附近各种低体积分数的CO及混合气体（CO,CH4和N2）的直接吸收光谱进行了测量。选择CO在4 288.289 8 cm-1位置的吸收谱线和CH4在4 287.650 15 cm-1处的吸收谱线进行痕量探测，在40 698 Pa的总压力下，实验测得CO的探测极限为8.15×10-6(信噪比约为216），CH4的探测极限为18.48×10-6(信噪比约为147）。

报道了高功率全固态腔内和腔外倍频两种绿光激光器研究进展。腔内倍频绿光激光器采用L型腔双棒串接结构，在重复频率10 kHz时，用三硼酸锂晶体倍频获得绿光功率186 W，光光效率达15.8%。腔外倍频绿光激光器采用主振荡和功率放大器，在重复频率400 Hz时，获得基频激光单脉冲能量1.2 J，采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔外倍频，获得525 mJ的绿光输出，倍频效率为43.7%。采用偏振合成技术获得了单脉冲能量大于1 J的绿光输出。在该激光放大器实验装置上，进行了双模块热效应补偿技术和受激布里渊散射相位共轭技术实验研究，改善了激光光束质量。

针对神光Ⅲ原型装置物理实验要求的三台阶整形脉冲（三个台阶的脉冲宽度比为1.5∶1.0∶0.5，强度比为1∶4∶16，脉冲总能量为500 J），并根据该装置的系统构成和具备任意脉冲整形技术，开展了高功率激光整形脉冲波形控制技术研究，通过对基频光段的增益饱和效应和三倍频光的频率转换过程的分析，获得了脉冲时间波形在传输、放大及频率转换过程中的一些变化特点，在此基础上建立了一套简单的预测模型。经过反复迭代计算和多次全系统联机实验获得了实验结果,并在物理实验中得到了应用，初步形成了高功率激光整形脉冲波形的控制方法。

利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪，可以对脉宽范围在10 ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10 Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量，结果表明：对于放电泵浦，当系统工作在零啁啾附近时，脉冲波形和光谱分布较规则，相位分布起伏较小，当系统偏离零啁啾状态时，脉冲波形和光谱分布不再规则，并且相位分布为抛物线结构；对于单次运行的电子束泵浦，脉冲波形具有多峰结构，光谱具有复杂的调制，脉宽约为2 ps，带宽约为1.3 nm，相位分布为抛物线结构。

实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。

将负载区域的电流（丝阵电流、阴极板电流、阳极板电流和回流柱电流）离散成电流线或电流面等电流微元，根据毕奥萨伐尔定律，计算所有电流微元在指定场点的磁场，再通过叠加给出该点的总磁场。研究结果发现:在丝阵外围区域，仅由丝阵电流所产生的磁场偏离无限长直导线磁场公式的值，但全部电流所产生的总磁场与公式给出的值很接近。同时，研究了不同负载结构参数下的磁场分布，结果表明：增加丝根数有助于减小单根丝表面的局部磁场，改善丝阵外围磁场分布的均匀性。

采用高温退火技术去除熔石英元件表面由于CO2激光修复带来的残余应力，研究了退火环境对元件的表面污染，分析了不同退火温度（600～900 ℃）和保温时间（3～10 h）对于元件残余应力、透射波前、表面粗糙度和激光损伤阈值的影响。结果表明:在800 ℃以下,高温退火10 h可有效去除CO2激光修复带来的残余应力，对元件的透射波前和表面粗糙度无明显影响;石英保护盒能有效减少退火环境对元件表面产生的污染，但仍有X射线光电子能谱检测不到的表面污染物存在;在退火后采用质量分数为1%的HF刻蚀15 min，激光损伤阈值可恢复，同时元件透射波前和表面粗糙度并无明显的增加。wavefront and damage threshold of fused silica

通过对晶体进行周期调谐，实现了中红外参量光输出，在此基础上研究了晶体移动、腔镜偏转等对失调特性的影响。结果表明：由于PPLN通道的小尺寸波导特性和参量振荡特性，其失调特性不同于常规激光器。PPLN晶体沿不同轴移动的功率变化曲线有不同的特点,沿x轴移动的失调容限大于沿y轴移动的失调容限；腔镜的失调容限与腔镜偏转方向有关，腔镜横向偏转的失调容限大于纵向偏转的失调容限；PPLN晶体温度和通道对失调容限几乎没有影响。

从受激布里渊散射(SBS)耦合波理论出发，根据双包层光纤放大器中的受激布里渊散射阈值模型，理论仿真了信号带宽、纤芯直径、放大器增益对SBS阈值的影响，并从实验上研究了单频百纳秒脉冲信号在掺镱双包层光纤放大器中的受激布里渊散射现象。实验中输入脉冲信号重复频率1 Hz,脉宽200 ns，对不同的输入脉冲信号放大，前向放大脉冲在脉冲能量660 nJ、峰值功率3.3 W时出现畸变，产生后向SBS窄脉冲，达到了SBS阈值，实验计算的SBS阈值与理论分析结果基本一致。

讨论了神光Ⅲ主机内爆柱腔靶长径比（腔长与直径之比）对靶丸辐照不均匀度的影响。根据神光Ⅲ主机设计参数，计算了黑腔内侧激光光斑参数。利用视角因子方法，分析了一个简化的双锥环辐照模型下靶丸表面辐照不均匀度随黑腔长径比的变化，讨论了腔壁反照率、内外环激光功率比和光斑移动等因素对最佳长径比和不均匀度的影响。计算表明，合理选择长径比能使靶丸表面辐照不均匀度小于1%，最佳长径比与NIF点火黑腔设计值基本相符。

通过光线追踪模拟在SGⅡ激光装置上利用第9路激光入射到Cu背光靶面产生X射线，通过Au网格背光照相，利用KBA显微镜对此网格成像,获得了清晰的网格图像。通过对实验网格数据的分析发现:在掠射角减小的方向，空间分辨力随视场的变化比掠射角增大的方向变化小，与光线追踪模拟比较，二者均表明KBA的视场是非对称的，从实验图像数据得出，视场的不对称相对于中心位置约为30%。

采用磁控溅射方法在Si基板上镀制了横向梯度分布的Mo/Si周期多层膜。以X射线掠入射反射测量了横向梯度多层膜的膜系结构，在基板65 mm长度范围内，多层膜周期从8.21 nm线性减小到6.57 nm，周期梯度为0.03 nm/mm。国家同步辐射实验室反射率计的反射率测试结果表明：该横向梯度分布周期多层膜上不同位置，能反射在13.3~15.9 nm波段范围内不同波长的极紫外光，反射率为60%~65%。

以材料表面金属元素吸收作为主线建立熔石英表面损伤模型，理论模拟了激光辐照过程中金属微粒周围温度场的变化，模型结果显示，在脉冲时间内微粒周围温度很快达到损伤判据给出的临界温度。通过激光损伤实验，对比刻蚀与未刻蚀样品之间的损伤密度，证实了金属微粒含量与损伤密度存在密切联系。计算结果和实验结果均表明：金属微粒是熔石英激光损伤中重要的吸收前驱体，极大降低了熔石英材料的表面抗损伤性能。

塑料闪烁探测器通常用来测量氘氘、氘氚聚变中子产额。中子在闪烁体中产生的质子数的统计涨落及质子在闪烁体中沉积能量的统计涨落为测量结果引入了两项不确定度分量。以氘氚聚变中子为例，分析了这两种统计涨落的概率密度函数的计算方法，该计算方法也适用于其它能量的单能快中子和塑料闪烁体作用的相应计算。

针对一种具有两个注入耦合口的相对论速调管放大器输入腔系统，利用等效电路方法，分析得到了系统的散射矩阵。在对散射矩阵元S21的相位对角频率求导的基础上，推导出了系统有载品质因数表达式。利用高频场分析软件给出的系统的群时延曲线，可得到计算有载品质因数所需的谐振频率和群时延时间，进而得到系统的有载品质因数。与衰减法得到的有载品质因数进行比较，结果符合较好，但计算速度更快，且可进行参数扫描,以优化结构。

高功率毫米波回旋管输出的高阶模式不利于空间传输，必须进行模式转换。由于不便采用波导模式转换器，因此对内置准光模式转换器进行了研究。内置准光模式转换器由Vlasov辐射器、准抛物柱面镜和相位修正镜组成。基于标量衍射理论和KSA算法,编制了数值模拟程序，设计了相位修正镜。计算分析了参考平面处的场分布，表明该准光模式转换器的标量转换效率大于98%，矢量转换效率大于93%。计算结果表明，该方法可以高效地指导准光模式转换器的设计。

采用4只HSMS 282肖特基二极管阵列，对大功率微波整流电路进行了研究。构造了基于微带线结构的2.45 GHz高效微波整流电路，将微波整流单元电路的输入功率提升到33 dBm。仿真和实验结果表明，在一定微波输入功率的条件下，整流电路在负载较大范围内变化时保持了高整流效率。通过在不同微波输入功率和负载下进行测量，发现当输入微波功率为27.0~31.7 dBm之间变化时，最高整流效率均达到了60%以上,当微波输入功率为30 dBm时，微波整流电路效率达到了63.3%。

从陶瓷介质材料的临界温度差出发，研究了不同材料的回旋管输出窗的临界热耗散功率。针对TE01，TE11和TE02模式的电磁波通过窗片时发生的不同加热模式进行分析，比较了氧化铝窗片、氧化铍窗片、氮化硼窗片和蓝宝石窗片的热功率承受能力。另外，研究了窗片厚度变化时，不同材料窗片的临界热耗散功率的变化情况。研究表明：蓝宝石和氧化铍窗片表现出较好的热功率耗散能力，其中以蓝宝石窗片最为出色；氧化铝和氮化硼窗片的热功率耗散能力相对较弱；随着窗片厚度的增加，4种材料的临界热耗散功率均有不同程度的变大，其中以蓝宝石和氧化铍窗片更为明显。

利用自洽非线性理论对回旋速调管放大器中的电子注波互作用进行了时域瞬态分析，建立了多腔回旋速调管非线性理论，给出了相应的电子运动方程和复数形式的互作用瞬态场方程。给出并分析了一支工作在TE01模Ka波段四腔回旋速调管注波互作用的数值计算结果，当电子注电压为72.8 kV，电流为118 A，速度零散为5%时，可以得到335 kW的最大饱和功率输出，39.6%的电子效率及320 MHz的饱和带宽，与实验值相比较，二者较为吻合。

研制了一种用于S波段、7.1%带宽、高平均功率速调管的输出段结构。该结构采用双间隙重叠模耦合腔，利用短槽耦合方式，计算得到耦合槽的尺寸，常规选取两个谐振腔的频率、品质因子及两腔间隙中心之距等参数。根据这些参数加工冷测模型，冷测获得的槽的谐振频率和耦合系数与设计值误差只有2.5%。计算的阻抗矩阵曲线与冷测的相对阻抗曲线趋势基本一致，计算的功率与实际的热测结果均满足峰值输出功率大于1.1 MW、平均输出功率大于22 kW的设计要求。实验结果证明该输出段可达到7.1%的带宽，从而验证了该设计方法的正确性。

利用ANSYS软件对测量行波管电子注截面的法拉第筒探头进行了热分析研究。分析了在单脉冲情况下，测量各种直径的不同脉冲功率密度的电子注、不同脉冲宽度对法拉第筒温度的影响，研究了测量不同功率密度的电子注可以使用的脉冲宽度。结果表明，仅法拉第筒上的注斑区域温度迅速上升，温度梯度较大，其它部分温度基本不变，为保证法拉第筒能够持续正常工作，在单脉冲情况下，对于功率密度大于5×106 W/cm2的电子注，需使用宽度小于0.5 μs的脉冲，最好是0.1 μs和0.2 μs的脉冲进行测量，与文献结果相符。测量一定功率密度的电子注，需选择合适的脉冲宽度。另外，考虑热量的累积效应，分析了脉冲重复频率对法拉第筒工作温度和散热情况的影响。结果表明，脉冲重复频率设为10~100 Hz是比较合适的。

提出并研究了波导内场增强法测量微波气体击穿的实验方案，在密闭波导内加金属针实现电场增强，通过调节微波源辐射功率及两针距离，使微波传输达到气体击穿的条件。介绍了实验原理及诊断方法，进行了频率2.86 GHz、脉宽180 ns的微波在0.1 MPa空气中的击穿实验，分析了实验中得到的典型波形。结果表明实验现象与设计吻合，验证了该方案研究微波气体击穿的可行性。

在Sheath模型下,采用严格的场匹配法,结合积分形式的边界条件，推导了自由矩形螺旋线的色散方程和耦合阻抗表达式，并与近似理论进行对比。结果表明:与近似理论相比, 严禁场匹配法具有更高的准确性,且采用场匹配法的数值计算结果与3维商业电磁仿真软件结果吻合得很好。从而证明了所采用理论方法的有效性。同时分析了矩形螺旋线横截面尺寸、螺距、螺旋角、纵横比对色散特性和耦合阻抗的影响，结果表明：只有当矩形螺旋线横截面纵横比大于4时，才可忽略横截面的宽度对高频特性的影响，通过调节结构的参数可以改善色散和提高耦合阻抗。

提出了一种研究混响室问题的理论分析方法，从理想混响室的离散概率模型出发，采用蒙特卡罗模拟来获得室内电磁场量及其相关物理量的概率统计特性。运用该方法获得了混响室内若干场量（均为归一化值）的概率密度函数、室内一段均匀无耗单导体传输线的负载平均耦合截面及负载电流响应模值的概率分布，所得结果与已有文献给出的结果（包括由解析公式计算或测量所得的结果）吻合良好。由于蒙特卡罗方法的普适性，采用该方法可以获得任意待分析参量的全部概率统计特性（只要样本数足够大）。同时该方法无需针对具体混响室进行，只要在其测试区域能较好地与理想混响室的基本概率模型相吻合，就能给出较精确的计算结果，且其计算量远远小于基于全波分析的蒙特卡罗方法。

采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析，得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式，并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区，聚焦位置离轴向越近，其场强越强，且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大；反之，聚焦位置离轴向越远，其近场场强与近场增益越小。因此，通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标，从而提高天线系统的有效作用距离。

分布式介质加载技术已被成功应用于回旋行波管的高频结构，该结构对于回旋行波管的自激振荡起到很好的抑制作用。对采用分布式介质加载的Ka波段，工作模式为TE01模的回旋行波管进行了稳定性分析；计算了介质加载条件下工作和寄生模式的传播损耗，以及不同传播损耗下工作模式的起振电流；对不同介质加载条件和工作电流，给出了三个主要寄生模式的起振长度；在对介质加载回旋行波管工作和寄生模式稳定性综合分析的基础上，确定了介质加载厚度及相对介电常数等参数。利用优化设计的高频结构及介质加载参数，进行了整管热测实验，得到了输出功率160 kW，饱和增益40 dB，效率22.8%及3 dB带宽5%的回旋行波管。

研究了一种能够同时产生C波段和X波段微波、具有双电子束结构的相对论返波振荡器,采用嵌套式的高频结构将两个波段的束波相互作用空间隔离开来，从而使两个波段的束波相互过程互不影响。当二极管电压为650 kV、内外环形电子束流分别为5.4,6.4 kA、导引磁场为2.2 T时，两个波段微波的频率分别为4.625,8.450 GHz，模拟产生的微波功率分别为920,600 MW，转换效率约为21.8%,17.1%。并采用粒子模拟法研究了导引磁场、二极管电压及两个束波相互作用区关键结构参数对器件运行的影响，给出了双波段微波功率、频率随导引磁场、二极管电压等参数的变化曲线。

针对闪光照相图像低信噪比的特点，研究了一种带约束的贝叶斯图像重建算法，较好地抑制了噪声对重建结果的影响，同时对细节信号具有较高的保持能力。该算法以贝叶斯重建为基础，在重建过程中考虑了闪光照相图像的受模糊影响比较严重的特点，引入了重建结果具有平滑性的先验信息进行约束，以提高重建结果的信噪比。通过在迭代过程中对重建结果进行平滑性约束以提高重建质量。数值模拟结果表明，该方法在闪光照相图像重建中具有较好的抗噪能力和边界保持能力。

介绍了一种基于现场可编程门阵列的嵌入式高能工业CT同步控制系统。该系统将现场可编程门阵列作为系统时序控制的核心，其内部集成了UART、指令解码、LCD显示、EEPROM读写和同步时序产生等模块。系统采用有限状态机设计了指令解码模块，具有良好的可扩展性。同时，设计了基于查找表结构的频率计数值产生模块，提高了系统处理速度，减少了逻辑资源的占用。最后，采用VC++设计了控制软件，并通过实验得到了清晰的图像数据。

为了给小型医用回旋加速器提供负氢离子，研制了一台Penning型负氢离子源。采用发射光谱法对该负氢离子源进行了诊断，同时结合离子源功率变化对离子源工作状态进行了分析。实验测量了不同氢气流量、离子源弧流及磁场条件下，该离子源等离子体氢原子巴尔末系中前三条谱线的相对光强和离子源功率变化，分析了不同工作条件对离子源工作状态的影响。结果表明：在可调节范围内，该离子源的工作状态主要受氢气流量的影响，对离子源弧流及磁场的变化不敏感。

针对高能X射线照相系统成像数目受到限制的现状，研究了利用单幅投影图像重建具有部分不对称性结构物体的密度分布的方法，提出了利用图像的对称和不对称信息，并结合先验信息构造多角度投影图像的方法。研制了基于全变分和代数重建技术的3维密度重建程序，并通过仿真实验,定量给出了图像数目对密度重建精度的影响规律。数值仿真结果表明：当投影图像数目达到一定值后，重建密度误差的变化变得很缓慢,重建密度的误差随图像数目的增加而减小，在只有少数投影图像的密度重建时，误差减小较为明显,从性价比的角度来说，10幅图像最佳。

利用同步光的可见光波段空间干涉方法,对北京正负电子对撞机储存环的束流横向截面垂直尺寸进行了测量。在同步模式下,测得束流横向截面垂直尺寸为155 μm，测量结果与理论值符合得很好。此方法避免了同步光衍射带来的测量误差,并使结果更精确，且对其它非相干小尺寸光源也同样适用。

光子晶体加速结构能够有效地阻尼高频率加速管中的尾场，对高能加速器中因尾场引起的束流不稳定性起到抑制作用。探索了X波段2维金属光子晶体微波加速结构的研制方法，用机械加工的方式制作了较高品质因数的2维光子晶体结构谐振腔。理论计算表明，在光子晶体结构谐振腔外围放置吸波材料，可有效地吸收加速结构中的类TM11偶极模等高次模，而对加速主模类TM01模影响较小。设计和制作了工作频率为11.42 GHz，由4个腔构成的X波段2维金属光子晶体行波加速器，实验结果与数值模拟计算值吻合较好。

采用调Q Nd:YAG脉冲激光诱导铝合金E414d，研究了等离子体的谱线强度、电子温度和电子密度。建立Al (Ⅰ) 256.80 nm、Al (Ⅰ) 308.21 nm和Al (Ⅰ) 396.15 nm的波耳兹曼平面，实验发现距靶面高度1.5 mm处等离子体的电子温度最高。罗仑兹函数拟合Mg (Ⅰ) 285.21 nm得到等离子体的电子密度是1.9×1018 cm-3，远大于局域热力学平衡所需的电子密度值9.8×1015 cm-3，证明实验得到的等离子体满足局部热力学平衡。

如何人为地诱发同核异能态辐射，从而利用储存在其中的巨大能量，是个备受关注的交叉学科课题。利用原子物理过程进行触发是目前较为可行的方案，原子物理参数将在里面起到关键作用。介绍了一套高效率的原子数据库，目前该数据库可对原子序数小于９６的元素所有电离度离子的能级结构信息进行快速扫描，从而筛选出一些可能通过原子过程触发的同核异能态体系。通过在197Au元素电子跃迁诱导核激发过程和178Hf元素电子俘获诱导核激发过程中的应用,展示了该数据库对寻找合适同核异能态体系的作用。isomer triggering via nuclear excitation

为了对水中的痕量镉进行高灵敏快速检测，实验采用一种未受污染的薄木片作为基底来吸收水样品，将其晾干后再用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对其进行分析，克服了用LIBS技术直接分析水样品时灵敏度低和稳定性差等问题。实验中选择214.44 nm的镉离子线作为分析线以提高光谱检测的灵敏度，建立了用于定量分析的校正曲线，镉的检出限达到55 μg/L，重复测量的信号相对标准偏差小于5%,单次测量的时间短于5 min。

使用1维粒子模拟程序LPIC++模拟了不同脉冲宽度的P极化超短强激光脉冲与稠密冷等离子体靶的相互作用。模拟结果表明：激光有质动力首先推动表层等离子体形成无碰撞激波，然后激波向靶内传播，俘获靶内的质子并将其反射加速，反射质子的速度约为离子声速的2倍。当使脉冲宽度与靶厚互相匹配时，也就是靶厚等于离子声速与激光脉冲宽度的乘积时，可以得到能散为30%左右的单能束。与激光脉冲宽度与靶厚不匹配相比，准单能质子束的能量得到有效提高，提高幅度达60%。同时，为弄清2维效应的影响，还使用2维粒子模拟程序OOPIC进行了模拟，与1维所获得结果基本一致。

提出了一种由一对抛物面构成的超腔的技术方案,计算了超腔汇聚点处的总光子密度。利用康普顿散射理论对基于抛物面超腔的激光同步辐射及其光子产额进行了讨论和计算。结果表明:当超腔镜面的反射率等于99.99%时，在超腔碰撞点处的总光子数密度大约是初始激光束在碰撞点处光子数密度的5 000倍，对应康普顿垂直散射的光子产额大约是电子束与初始激光束在碰撞点处发生康普顿垂直散射时的5 000倍。

基于统计学闪络经验公式,计算绝缘堆闪络概率，结果显示：绝缘堆电压峰值越低、电压有效作用时间越短、材料常数越小， 则闪络概率越低；在一定绝缘堆电压范围内，绝缘堆半径越小，闪络概率越低。考虑磁场闪络抑制效应，计算了绝缘堆闪络概率。通过电场强度与磁感应强度之比得到磁场开始闪络抑制作用的临界比值。根据绝缘体与电极的夹角以及阴极三相点电场强度与平均电场强度的关系，得到不同的临界比值，比较闪络概率计算结果的差异。计算结果表明：在磁场闪络抑制效应作用下，绝缘堆闪络概率下降。

为了研究电感支撑内筒对磁绝缘传输线(MITL)功率流传输的影响，设计了一套电感支撑的MITL及其诊断系统，对MITL各个位置电参数进行了测量，获得了MITL阴阳极电流波形和MITL电压波形。其中一发支撑前阴极电流为90.08 kA，支撑后阴极电流为93.88 kA，阴极电流传输效率为95.96%，多次实验传输效率平均值为92.8%，证实了电感支撑MITL的可行性。

基于磁环的元电流模型，分析了永磁磁环的轴向磁场分布规律。理论计算和测试结果表明:轴向磁化磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量,只有轴向分量;但磁环开口后，轴向磁场降低，而径向磁场增加，其中心轴上的合成磁感应强度体现出非轴对称性，不利于其在周期永磁（PPM）聚焦系统中的应用。根据磁场的轴向分量和径向分量的分布特点，设计和优化了带开口磁环的PPM系统，实现了轴向磁场的周期化。