根据神光Ⅱ高功率激光装置的具体工程需求,设计了一种以层叠式压电陶瓷为驱动元件的新型压电步进驱动器。驱动器利用杠杆机构实现箝位机构和进给机构交替箝位动子,通过对压电陶瓷小步距的位移连续累加的步进方式,实现大行程直线位移;具有控制简单、行程大、分辨力高及断电箝位的特点。样机试验结果表明,驱动器的运动分辨力达到nm级,步距分辨力达到50nm,行程21mm。

给出了3维弹性力学空间问题基本方程和有限元结构强度分析原理，分析了三面体铝合金转镜空间结构强度的力学特征，建立了有限元模型，分析了其在轴孔与轴的3种配合关系下的应力分布。结果表明轴孔严重削弱了镜体强度，而配合方式对转镜强度基本无影响。提出了减小转镜内部应力的无轴孔三面体铝合金转镜结构，在该结构下转镜强度提高了1．9倍，极限转速为原结构的1．7倍，适合于分幅式摄影系统。

提出了超高速摄影仪中弹性支撑转镜模态分析方法，利用有限元法对三面体铝合金转镜刚性支撑和弹性支撑情况下的一、二阶模态进行模拟，结果表明：电驱动转镜在转速工作范围内只有2个临界点，分别位于2．5×10^5～2．6×10^5r／min和2．6×10^5～2．7×10^5r／min处，并且均为一阶弯曲振动，一阶模态振动发生在垂直平面内，二阶发生在水平平面内。将模拟结果与实测值进行了比较，发现假设转镜为弹性支撑与实测值吻合得较好。

介绍了一种基于空芯变压器的三谐振高压脉冲变压器。通过对三谐振脉冲变压器无损等效电路的理论分析,给出了在回路本征频率为1∶2∶3时,电路各参数的关系及输出电压解析表达式,由此可知在此条件下变压器次级高压绕组上的最大电压与负载电容上最大电压比为0.36∶1。根据理论结果,设计了一组参数进行了电路模拟,证明了理论分析结果的正确性,可用于三谐振脉冲变压器的设计。并模拟了变压器耦合系数、调谐电感、调谐电容、初级电容及负载电容等参数变化对装置输出电压及能量传输效率的影响。由模拟结果可知,调谐电感和调谐电容在-10%-10%范围,初级电容在0-10%范围以及负载电容在-10%-0范围内变化对装置的性能影响不大,该变压器较容易实现工程化。

采用基于矩量法电磁仿真软件FEKO，对快沿电磁脉冲模拟器内部电场进行数值计算。分析仿真结果，得出了模拟器内部垂直极化电场的分布规律。仿真结果表明：从不同高度中心到边缘的场强变化趋势来看，最接近上传输线的位置为振荡，接近上... 展开更多

KBAX射线显微镜为非共轴、掠入射软X射线成像系统，集光立体角很小，像质又要求非常高，这使得四个反射镜的安装位置要求相当严格。通常的位置或角度计量工具，在激光聚变靶室内空间受限的条件下，很难达到这么高的精度。因此为了保证KBA的成像质量，采用精度4″的测角仪使双反射镜的夹角误差小于20″。掠入射角对成像质量影响很大，为了使掠入射角小于10″，用自己设计的光路系统保证了掠入射角的精度要求。KBAX射线显微镜系统的主镜的孔径角4×10^-6sr，无法实现锐聚焦。因此设计了一个辅助物镜代替它的主镜以实现锐聚焦。在某大型激光装置上进行的惯性约束聚变诊断实验中，运用这些方法所装调的KBAX射线显微镜获得了靶标（周期20μm，线宽6μm的无金膜镍网格）的清晰图像。

研究了空芯变压器锥形绕组的电压分布特性。运用多导体传输线理论建立锥形绕组的多导体传输线数值分析模型，推导模型等效电路中各项分布参数的求解公式，利用有限元软件求解分布参数并进行模拟计算。搭建实验平台测量绕组各匝线圈首端的电压波形，得到了匝间电压和对地电压的分布规律，实验结果与模拟计算基本吻合。研究表明：分布参数会引起电压谐振，冲击电压的上升沿在绕组首端产生匝间过电压；多导体传输线模型可对锥形变压器绕组的电压分布进行有效计算。

建立了由损耗段和铜段组成的波导结构的Ka波段二次谐波回旋行波放大器理论模型，并进行了非线性理论研究。基于稳定性分析，确定35GHzTE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数：波导半径为1．02cm，电子注工作电压为90kV，工作电流为25A，工作磁场为0．6426T，横纵速度比为1．2；然后通过模拟详细分析了工作电流、波导损耗和速度零散等因素对该放大器性能的影响。研究表明：在该结构中损耗段可以有效地抑制模式竞争从而提高输出功率和带宽；工作电流对输出功率的影响存在最大值；速度零散对输出功率有很大的影响。

提出了一种结构紧凑的、能将圆波导TM01模或同轴波导TEM模转换为圆极化TE11模的高功率微波模式转换器。该转换器由前后2个十字转门波导结对接组成，前者首先把圆波导TM01模转变为4个矩形波导中的TE10模，4个矩形波导的长度不等；后者再把4个经过不同相位延迟的矩形波导TE10模转变为圆波导中的圆极化TE11模。对所设计的1．75GHz模式转换器进行了仿真研究，在中心频率上，该模式转换器转换效率为99％，轴比为0．03dB；在1．575～1．900GHz的频率范围内，转换效率大于90％，轴比小于2．5dB，对应带宽为18．6％。

ICF实验会产生大量X射线和γ射线，其在光电倍增管（PMT）中产生的脉冲信号过大，导致前端电子学电路饱和，严重影响电路的正常工作和中子飞行时间的测量。结合前端电子学系统的结构，对电路饱和的原因进行了深入分析，提出了非线性抗饱和电路改进方案，并进行了仿真和实验研究。仿真结果表明，该设计方案能够大幅衰减大信号而确保小信号的通过，信号通过后电路基线能在35ns内恢复；电路的实测结果与仿真结果基本相同。这表明：采取的方案简洁有效，能够确保输入高达数十V脉冲的情况下电路的正常工作。目前这一电路已经得到应用，并将安装在某大型激光原型的大阵列中子探测器上。