通过数值模拟研究强飞秒激光在水下传输的特性, 利用输入脉冲能量、透镜焦距及束腰宽度对其进行调控。结果表明: 当系统参数选取合适时, 可以通过透镜焦距有效地调控光丝在水下1 m到10 m范围内形成, 且传输长度达到米级。随着透镜聚焦能力变弱(如f=10 m), 产生的等离子体丝会发生剧烈的振荡, 不利于波谱的水下探测, 此时通过增加光束的束腰宽度, 实现光丝在水下较远目标位置较稳定地传输。通过增加输入功率来平衡海水中杂质对激光能量的衰减效应, 实现光丝在水下远距离的传输。
针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构, 使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性, 在足够小的计算区域或足够短的时间内, 带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此, 给出精确保证能量守恒的粒子运动方程逐点解析解, 该计算方案具有长时间追踪的能力。模拟结果表明: 对于初始位置和速度方向随机分布的具有1千电子伏能量的高能氘粒子, 大约有7%的概率能够约束至10 ms量级。由于粒子运动方程的求解过程不依赖于具体的磁场位型, 所以它可以方便地应用到具有任意位型的磁约束装置中。
