设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关，该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度，利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明：在1550 nm工作波长下，该热光开关的平均片上插入损耗约为1.1 dB；所有输出端口的串扰都小于-23.6 dB；开关响应时间小于60 μs。

双晶匹配电光Q开关能够利用晶体的最大有效电光系数，大幅降低半波电压，具有重要的应用价值，但其消光比易受多种因素的制约。系统分析了影响双晶电光Q开关消光比的各个因素，建立了包含光学不均匀性、晶向偏离、两晶体温度变化、长度偏差及温差等参数的系列相位延迟公式，由此分析计算了各因素的容差范围。结果表明：光学不均匀性、两晶体的长度偏差和温差是影响消光比的关键因素；当仅考虑单一变量时，消光比与此变量的平方成反比；同时，晶体长度对消光比也有显著影响，当光学不均匀性、晶向偏离、温差一定时，消光比与晶体长度的平方成反比。制备了两种不同尺寸的双晶钽酸锂电光Q开关，实验证实长度较短的Q开关的双晶匹配质量更好，消光比更高，其消光比主要受光学不均匀性的限制。研究结果可为高消光比双晶电光Q开关的研制提供重要指导。

伪火花开关已经成功地应用于各种脉冲功率应用，包括欧洲大型强子对撞机、反导雷达系统、航空发动机点火等。对于这样的应用，降低开关的延迟和抖动来提升稳定性是非常重要的。设计了一种激光触发伪火花开关，使用波长532 nm的激光，在不同气压、工作电压和触发能量下，测试激光触发伪火花开关的阳极着火延迟时间和抖动两项参数。测试结果表明，增加激光能量可以降低开关的延迟和抖动，实现开关稳定性的激光能量阈值在1.5 mJ，可以使得开关的抖动小于1 ns，继续增大触发能量，开关的延迟和抖动不再明显变化；此外，增大管内的氢气压强可降低开关的延迟和抖动；当触发能量足够大时，改变阳极电压，开关的延迟和抖动不随开关电压而改变。

提出了一种基于电磁诱导透明（EIT）的多功能偏振无关超表面，其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成，并引入了可调控材料硅（Si）以及二氧化钒（VO₂），以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形成EIT透明窗口的结论。由于EIT以及可调控材料的特性，本设计可以在分子传感、可控慢光以及双通道温光双控开关等领域实现应用，并且具有优异的性能。该结构对蔗糖溶液的传感灵敏度为97.6 GHz/（kg/m³），在分子检测领域展示出了巨大潜力。该结构实现了对慢光效应的可选择控制。依据EIT的作用机理，提出了利用可调控材料改变结构谐振进而控制电磁响应的设计思路，并实现了一种双通道温光双控开关，为今后的EIT超表面设计提供了参考。

在各种冷原子干涉测量系统中, 磁光阱(Magneto Optical Trap, MOT)、补偿及偏置磁场控制是不可或缺的关键技术, 稳定、快速的磁场控制直接影响着原子冷却囚禁、干涉等过程中原子团的精密操控。设计了一套高性能的精密磁场控制系统, 电路结构上通过采用精密放大器驱动的低噪声恒流源拓扑, 以降低磁场驱动电流的噪声水平; 控制方式上采用模拟PID+扰动抑制的控制策略, 以提高磁场驱动电流的开关速度。实验室环境下测试结果表明: 当磁场驱动电流输出为1 A的情况下, 电流开启时间优于300 μs, 关断时间优于50 μs, DC(0 Hz)~250 kHz频率范围内总体电流噪声优于-80 dB。最终, 通过在冷原子绝对重力仪/重力梯度仪与冷原子陀螺系统中的应用测试, 所设计的磁场控制模块满足了冷原子干涉系统控制需求, 达到了预期效果。而且通过自主研制, 解决了对商用磁场控制模块的依赖, 促进了量子测量装置的装备化。

针对传统固态激光雷达中光束快速扫描控制响应速度和电压控制精度较低的问题，提出了一种基于透镜辅助光束扫描(LABS)技术和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的固态激光雷达测距系统。该系统采用收发一体的结构，系统中的LABS器件由1×16光开关芯片、4×4光纤阵列和透镜组成。根据LABS方案每一级只有一个光开关处于工作状态的特点，通过选择不同的发射器，将光束照亮到透镜的不同位置来实现光束的转向。光束扫描采用FPGA结合外部选通电路进行控制的方式，通过输出电压控制4级马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型光开关工作，实现光束的快速切换。实验结果表明，该系统光束转向角度步长为0.35°，最大测距范围可达200 m，9.2 m内的测距误差约为1 cm。