直线变压驱动源（LTD）代表一种新型电路拓扑结构，将储能电容分解为容量很小的单元，能够直接输出快脉冲，而且降低了基本器件所承受的电压和导通的能量，为重频长寿命的大型驱动器研制开辟了道路，因而成为下一代大型Z箍缩聚变能源驱动器的主流技术。LTD的设计思想是一种矛盾转移，将难点从极高电压极高电流的闭合开关转移到大阵列开关的同步触发，因此，触发技术成为研制大型LTD型驱动器的重点。提出了一种可扩展的触发技术，以小型Marx发生器作为初级储能源，利用水介质脉冲形成线作为脉冲形成单元，激光触发气体开关作为输出开关，通过高压电缆匹配输出高压脉冲。给出了输出40路高压脉冲的触发器单元的设计和初步实验结果，Marx充电±60 kV时，触发器单元在75 Ω匹配电阻负载输出电压峰值为106 kV，上升时间约27 ns（10%~90%），半高宽约110 ns。作为输出开关的四个激光触发气体开关在~70%工作系数、激光总能量55 mJ的条件下，导通时间差异小于3 ns。

介绍了Z箍缩初级实验平台“聚龙一号”装置24路模块的精确控制技术和实验结果, 通过采用24个激光触发开关来控制24路模块的精确导通, 实现了对“聚龙一号”装置输出电流波形的精确控制和调节。24个激光触发开关由12台Nd:YAG四倍频脉冲激光器来触发, 每台激光器分光后触发2路激光开关。实验结果表明: 24路激光之间的抖动小于1.0 ns, 激光开关的抖动小于1.5 ns， “聚龙一号”装置在主Marx充电电压为65 kV时,当24路模块同步导通时，获得负载电流9.8 MA,电流前沿上升时间(10%~90%)为75 ns；在24路模块分时放电时，实现了对电流波形的精确调节，电流前沿上升时间(10%~90%)可以拓展到600 ns, 对应的负载电流峰值为5.5 MA，电流波形的模拟值与实验测量结果基本一致，在相同负载和实验条件下，获得的电流波形具有很好的重复性。

领域驱动设计(Domain-Driven Design)是指导专业领域复杂软件开发的系统分析和设计方法, 其将着眼点集中于应用领域本身, 可以最大程度、最短路径反映领域专家的专业思维, 是工业领域很适用的软件开发模式, 但在激光加工专业领域尚未见到应用报道。提出了通用型激光加工工艺控制软件的用户界面层、应用层、领域层和基础结构层四层软件系统架构, 对激光加工工艺控制的核心业务及其相互关联关系进行了分析建模, 建立了一个由加工图形、加工参数、虚拟设备构成的加工任务超聚合领域模型, 并设计了“薄层耦合”的应用服务函数将领域层与其他层隔离, 有效提升了软件快速迭代、可移植性、扩展性和可维护性。

聚晶金刚石(PCD)坯料的传统平整加工工艺如机械磨削、电火花铣削、超声波磨削、激光铣削等, 工艺流程为开环控制, 难以达到超精密加工所要求的平整度和光洁度。将二维激光位移传感器与激光扫描振镜集成在同一加工头上, 与XYZ三轴工作台配合, 实现了在线测量PCD表面起伏形貌与自动分块激光扫描抛光的闭环工艺控制。研究了激光能量密度、光斑搭接率、扫描速度对抛光质量的影响。结果表明, 较小的激光能量密度、80%光斑搭接率、扫描速度为100 mm/s时, 可获得最佳的抛光效果。经过4次闭环抛光后, PCD坯料表面粗糙度Ra由40.7 μm降低到1.21 μm, 表面平面度由130 μm降低到30 μm, 抛光精度与机械精磨相仿, 测量-加工闭环控制具有显著的工程应用意义。

建立了Rimfire开关的串联间隙电路模型，将开关所有的杂散电容都包含在内，结合火花通道的传导特性，以PSpice软件为计算平台，对一个700 kV Rimfire型开关进行了模拟。由于开关所有间隙都具有独立的时间变化参数，因此串联间隙电路模型不但可以在宏观上表现出开关的特性，而且能够模拟开关任一部分的时变电压和电流，进而分析开关的内部工作过程。模拟结果表明：激光触发间隙导通而自击穿间隙不导通时，作用在开关上的总电压超过700 kV；开关正常工作时，作用在所有间隙上的电压均高频振荡衰减。

介绍了Z箍缩初级实验平台激光触发系统的设计和单路样机验证实验结果。采用12台激光器、24个激光触发主开关来实现24路电流脉冲的精确同步,由Nd:YAG四倍频脉冲激光来触发开关,采用水平分光将一台激光器的激光脉冲等分为两束激光,激光聚焦后分别触发相邻的两路主开关。单路样机验证实验获得的激光脉冲的抖动极差小于等于3 ns,主开关的抖动极差小于等于5 ns,3台激光器之间的抖动极差小于等于3 ns。实验结果表明:在主Marx充电电压小于等于75 kV时,光路管道双隔离气室具有良好的绝缘性和密封性; 激光光路系统稳定可靠; 能量为100 mJ、脉冲宽度为7 ns的266 nm激光经过分光后，能够满足Z箍缩初级实验平台的设计要求。

为明确脉冲功率装置开关触发延迟时间和抖动测量的可信度, 进行了不确定度评定。使用拟合的线性关系式结合示波器水平分辨力导致的不确定度建立开关延迟时间不确定度的数学模型；根据抖动的定义建立抖动的测量不确定度数学模型。两者均按不确定度评定。以相关实验数据为基础计算了各个不确定度分量、合成标准不确定度以及扩展不确定度。按工程测量要求置信概率为95％, 取包含因子为2, 可得初级实验平台(PTS)单路样机激光触发开关触发延迟时间测量的扩展不确定度为0.38 ns；抖动测量的扩展不确定度为0.13 ns。延迟时间和抖动测量结果的不确定度满足实验分析的要求。

正在研制的Z箍缩实验装置(Z-pinch Primary Test Stand,PTS装置),由24个基于Marx发生器和水线的性能、结构相同的模块组成,各模块产生的大电流脉冲在绝缘堆上汇集后经磁绝缘传输线汇流到负载区,要求在不到0.2 Ω的低阻抗负载上得到8 MA以上电流,电流上升时间小于90 ns。研制的样机模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发开关、脉冲形成线、水介质自击穿脉冲形成开关、三板型脉冲传输线组成,样机模块输出电流450 kA、输出电压2.2 MV、输出脉冲功率0.95 TW,从触发激光器信号输出到负载电压上升的系统延迟时间抖动小于6 ns。

介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果.研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系.实验结果表明:在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求.主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求.