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。

在间接驱动的激光惯性约束聚变中，对靶丸处X射线驱动强度的精确计算是精准预言氘氚燃料靶丸内爆性能的基础。这需要利用辐射流体模拟程序，对激光到X射线转换和腔壁X光吸收损失等过程进行精确模拟。然而，自美国国家点火装置（NIF）的点火攻关计划启动以来，辐射流体模拟程序预测的靶丸处X射线驱动强度持续高于实验测量值，即普遍存在的黑腔能量亏损现象。尽管NIF开展了大量实验研究并持续优化其辐射流体模拟模型，但这一挑战性的黑腔能量亏损问题至今未能得到彻底解决，成为实现高增益惯性约束聚变的关键障碍之一。本文将系统介绍NIF黑腔能量亏损问题上的关键研究进展，并对NIF与我国表征靶丸处辐射流强度的方法展开介绍。

提出一种基于表面等离子体共振（SPR）效应的锚形双通道光子晶体光纤（PCF）传感器，用于实现温度与折射率（RI）的超宽范围同步检测。该传感器具有非对称锚型横截面结构，纤芯表面沿正交方向抛光为半圆形，并选择性镀覆金属金（Au）和聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane PDMS）薄膜，实现了极化分辨的SPR激发机制。该设计可分别激励高阶x极化与y极化模式，形成两个独立通道，实现多参数同时检测。其中，x极化通道通过Au/PDMS复合膜同时响应RI与温度变化，y极化通道则依靠Au膜单独实现RI检测。基于COMSOL Multiphysics软件对结构参数进行了全面优化，确保两个通道均具备强耦合强度、良好模式约束及高效高阶模激励能力。仿真结果表明，所设计的传感器在宽折射率检测范围1.21～1.44内表现出14 500 nm的最大折射率灵敏度，在宽温度变化范围−100 ℃至100 ℃内实现了最高4 nm/℃的温度灵敏度。该传感器结构新颖、灵敏度高、选择性强，具备在复杂生物和化学环境中开展癌细胞实时检测、生化分析及多参数同步监测等实际应用的广阔前景。

面向超高真空精密光学系统的迫切需求，对高性能石英真空窗的封接技术展开系统性研究。石英虽具备优异透光性，但其与金属封接时因热膨胀系数差异较大导致的界面应力集中与真空密封失效，一直是制约低漏率石英真空窗制备的关键技术瓶颈。针对这一难题，提出采用磁控溅射技术在石英焊接面依次沉积Ti/Mo/Cu/Ag多层膜系，构建具有热应力缓冲能力的梯度功能金属化层，实现了石英表面的有效金属化。扫描电镜观察表明，所制备膜层连续致密、结构均匀；纳米压痕实验进一步测得金属化层与石英基底的结合强度约为3.83 N，表明膜层附着牢固可靠。实验结果表明：基于该金属化方案所制备的真空窗口组件，其漏率低于10⁻¹² Pa·L/s。该成果可广泛应用于同步辐射、量子测量及空间探测等领域，为高性能真空器件的发展提供关键技术支撑。

钛和钛合金是口腔种植体的主流基体材料，但其固有的表面生物活性不足，常导致骨整合周期延长和成功率受限。飞秒激光加工作为一种非热的高精度表面加工或改性技术，可通过在种植体表面构建微纳结构，有效调控其生物学性能。本文综述近五年来飞秒激光改善种植体表面生物活性的研究进展。首先，阐述通过调控激光功率、中心波长、扫描策略等单一参数构筑特定表面形貌的方法；其次，介绍了飞秒激光与羟基磷灰石沉积、喷砂处理、增材制造等技术相结合的复合加工策略及其协同增强效应；然后，通过与喷砂酸蚀、电化学沉积、等离子溅射等传统表面处理技术的对比，分析飞秒激光在加工精度、热影响区控制、生物相容性及长期稳定性等方面的独特优势；最后，总结该技术当前面临的挑战（如：设备成本、加工效率等），并对未来在个性化种植体制造、多功能表面构建以及与其他先进技术融合等方面的发展方向进行展望。

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。

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。

现阶段，对相对论磁控管的研究还主要集中在频率较低的L、S等波段，而对高频段相对论磁控管的研究却鲜有报道。为了拓展相对论磁控管的工作频段，本文设计了一种Ku波段同轴相对论磁控管，该管子采用内腔为18腔的同轴磁控管结构，并采用同轴轴向输出技术，在电压180 kV、电流1.4 kA、工作磁场0.4 T的条件下，三维PIC仿真得到108 MW的仿真功率，工作频率14.613 GHz，功率转换效率约43%，同轴输出波导输出口监测到的微波模式为TE₀₁模。仿真结果表明该器转换效率高，引导磁场低，结构紧凑，有利于系统的轻小型化。

针对雷达防护外壳对电磁信号造成显著衰减的问题，提出了一种适用于浅表层探测应用的小型化高透波率频率选择表面（FSS）结构。该结构通过上下金属贴片与金属栅格的耦合构成谐振单元，在保证结构紧凑性的同时显著提升了电磁波透射性能。基于等效电路模型对其透波机理进行了分析，阐明了耦合电容增强对谐振频率降低与结构小型化的作用机制。仿真结果表明，所设计FSS结构在9.5～10.5 GHz频段内透射率稳定高于90%，其电尺寸约为工作波长的1/13。进一步的微波测试结果显示，实物样品在9.6～10.3 GHz范围内同样实现了90%以上的透波率，测试结果与仿真结果具有良好一致性。研究结果表明，该小型化FSS结构在实现高效透波的同时兼具结构紧凑、环境适应性强等优点，可为高频雷达系统的外罩设计提供有效参考。

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。