激光器中的反应动力学常包含大量激发态物种。激发态物种之间的相互作用与由此导致的数值刚性是激光器数值模拟的一大挑战。通过神经网络建立激发态反应动力学关系回归可有效降低计算复杂度，为更加准确精细的激光器数值模拟提供可能。但激发态反应动力学的复杂性同样要求神经网络具有较强的回归性能。引入了序列神经网络来在较低参数量的前提下提升网络复杂回归的能力，同时提出了统计网络框架来进一步增加网络输出的多样性。所提出的方法在包含16个物种和137个反应的氟化氢振动态反应机理中进行了验证。在验证过程中，同时发现了随机性对网络性能的影响。

为满足高功率脉冲应用对大电流双极性输出及灵活调控的需求，本文提出并实现了一种基于SiC MOSFET并联全桥拓扑的紧凑集成式双极性脉冲电源系统。该系统在单板上集成主功率级、隔离驱动、辅助电源与控制保护模块，兼具高功率密度与良好扩展性。实验结果表明：在50～300 V母线电压下，输出峰值电流与母线电压保持高度线性相关，脉宽调节实现了峰值电流的连续可控，最大增幅达37%。系统可稳定输出高达±300 A的双极性脉冲电流，充分验证了大电流输出与紧凑设计的兼容性。此外，在500 ns脉宽下四管并联的均流不均匀系数为12.87%，验证了协同驱动与独立栅极电阻设计的有效性。研究结果表明，该紧凑集成方案在大电流双极性脉冲输出与参数可调性之间实现了兼顾，为中压条件下高功率脉冲源的小型化与工程化提供了实验依据和设计参考。

在惯性约束聚变（ICF）实验中，可通过在低密度聚合物泡沫中引入氯、氩、锗、铜等元素来调控辐射不透明度、改善流体力学稳定性及实现温度、密度示踪诊断。本文综述了掺杂聚合物泡沫的制备研究现状，分析了当前掺杂过程中存在的问题，并展望了未来面向高重复频率、高掺杂精度需求的技术发展趋势。该综述可为ICF实验靶材料的设计与制备提供参考。

基于针孔成像原理的针孔相机结构简单、使用方便，在高能量密度物理实验中常用于监测激光与靶相互作用区域的形状与大小。为适应星光-Ⅲ激光装置的靶室结构与打靶方式，研制了一种用于该装置的X射线在线瞄准针孔相机，以解决传统针孔相机无法在线瞄准导致的信号采集失败问题。相机采用可见光CCD与X光CCD一体化设计，通过优化调节结构，实现了俯仰与侧摆方向的高精度在线指向调节，调节精度达15 μm。利用可见光CCD实时采集靶面图像，并结合精密调节盘上的不同孔径瞄准孔，实现了X光针孔相机的高精度在线瞄准。在星光-Ⅲ激光装置上对该相机进行了激光打靶考核，实验结果表明，其性能满足该装置的使用要求。

针对低轨卫星通信中圆极化相控阵扫描角度窄、剖面高的挑战，设计了一款低剖面、宽波束圆极化天线单元及其宽角扫描阵列。该单元采用双层结构，通过四角微扰与交叉缝隙实现左旋圆极化，并利用上层寄生结构与金属柱基于方向图叠加原理将波束宽度拓展至120°，轴比波束宽度大于175°，剖面高度仅0.07λ₀。基于该单元构建的4×4旋转阵列，结合接地板环形开口槽设计，有效抑制了互耦。仿真结果表明，阵列在±60°扫描范围内轴比始终低于2 dB，且增益变化平缓，实现了优异的宽角圆极化扫描性能。

W波段是重要的窗口频段，在高容量通信、高分辨率成像和高精度探测等毫米波领域具有重要前沿应用价值。针对新一代W波段固态高集成收发机系统的应用需求，提出一款低损耗、低阶数、易加工的波导型准椭圆带通滤波器。该滤波器基于2个混合高阶谐振腔，结合偏移磁耦合方法，实现带两个传输零点的4阶准椭圆响应，带外抑制性能良好。主要内容包括：W波段混合高阶模滤波器的结构拓扑设计；混合谐振模式（TE₂₀₁/TE₁₀₂和TE₃₀₁/TE₁₀₂）与传输零点产生机理与独立性分析；错位偏移磁耦合结构特征；滤波器整体性能优化及其H面分裂式CNC加工等。实测结果表明，该滤波器的有效通带为91.5 GHz至98 GHz，3 dB相对带宽为7%，带内插入损耗低至0.4 dB，回波损耗优于15 dB。除高频边带有少量偏移外，实测结果与仿真结果高度一致，验证了该器件的易加工、易集成与易频率拓展等特点。

研制了一套同轴结构的脉冲强磁场设备用于和高功率激光装置相配合开展磁化激光等离子体实验。除磁场线圈外，整个设备全部采用同轴结构以降低电感和抑制电磁辐射，同时在整个设备外加屏蔽层来抑制电磁辐射；传输线部分使用多根长度约3 m的软同轴电缆并联的方式连接电容器和靶室上的刚性传输线。在40 kV脉冲充电电压时，使用直径12 mm的三匝磁场线圈作为负载，产生了峰值电流105 kA、上升时间1.2 μs、平顶宽度1.4 μs的放电脉冲，在线圈中心产生了22 T的强磁场。与课题组之前的脉冲强磁场设备相比，此设备除了可以产生更大的电流和更强的磁场外，自由空间电磁辐射和真空靶室上的电位抖动明显降低。软同轴电缆并联的传输线设计可以适应各种靶场环境，增加了使用灵活性。

高性能等离子体运行下的多尺度湍流与输运研究是磁约束聚变研究中的重要课题。HL-3托卡马克实验装置的等离子体参数范围决定了远红外激光相干散射是多尺度湍流实验研究所需的最佳诊断手段。本文将基于诊断系统的整体设计参数，详细介绍HL-3托卡马克上的远红外激光相干散射诊断系统的窗口设计。多尺度湍流相干散射诊断系统与HL-3装置相关的窗口界面为6号与12号中平面窗口。这是两个大型复合窗口，其中6号复合窗口上高于中平面100 mm的CF100法兰窗口为主激光入射窗口,12号复合窗口上垂直排列的三个CF165法兰窗口为主激光和散射光的出射窗口。窗口的设计主要需要考虑窗口的透过率、尺寸、真空密封与安全的要求。对于入射窗口的设计，其透过率与窗口材料、厚度有关，窗口的尺寸由高斯光束传播特性决定，窗口的厚度与尺寸设定还需要考虑真空密封与安全要求。出射窗口在设计中除了需要考虑以上因素，还需要重点考虑诊断的物理需求。窗口的高度尺寸与诊断系统的波数测量范围密切相关；同时，受磁场与运行模式影响，对于不同的散射角度，散射光在水平方向上存在角度偏移，窗口的宽度设计作出了相应的调整。

PFN-Marx发生器准方波输出特性与装置的紧凑性是一对矛盾。随着对装置紧凑性的更高要求，发生器叠加过程中PFN波传输产生的级间电磁耦合愈发明显，其对PFN的脉冲调制特性有显著的影响，进一步影响发生器的准方波输出特性。基于此问题，本文开展PFN-Marx发生器叠加过程中PFN的电磁耦合分析。首先，通过理论推导，分析波传输过程中PFN级内和级间的电磁耦合现象，并得出其计算公式；然后，建立典型的PFN-Marx发生器的3D模型进行场路协同仿真；最后，分别搭建单级、多级发生器进行实验验证。通过分析对比三种结果，提高对PFN-Marx发生器波传输过程中电磁耦合的认识，从而在设计中规避部分电磁耦合，提升PFN-Marx发生器方波输出能力。本文可以为PFN-Marx发生器的准方波输出和紧凑化提供技术参考。

C波段光阴极微波电子枪凭借超高加速梯度（>150 MV/m），成为第四代光源获取高亮度电子束的核心技术路线。然而，其输出束流具有ps级超窄脉冲、大动态范围电荷量（50～2500 pC）及极低横向发射度0.18 mm·mrad@100 pC，现有基于L/S波段的测量手段难以满足其测量精度与带宽要求。为此，本文依托针南方先进光源（SAPS）测试平台，研制了一套适配C波段电子枪特性的高精度束流测量系统。针对窄脉冲电荷测量难题，自主研制了法兰式有源积分型电荷探测器（Active-ICT），提出基于商用高灵敏度探头的交叉标定方法，实现了优于±1% FS的测量线性度；针对极小发射度测量中空间电荷力影响显著的问题，通过Astra模拟优化了双缝发射度仪的狭缝参数与漂移距离，在0.15～0.25 mm·mrad范围内将系统误差控制在10%以内；为解决能散测量中的噪底干扰，设计了双缝准直结合扇形二极铁的能散测量光路。利用该系统开展了初步束流实验，结果表明：光电流与暗电流测量结果与法拉第筒吻合良好，不同加速梯度下的束流能量测量曲线与动力学模拟高度一致，验证了测量系统的可靠性与测量精度。本研究工作解决了国内C波段光阴极微波电子枪调试中的关键束诊技术难题，为同类高梯度注入器的工程研制提供了核心技术支撑。