中国散裂中子源二期升级采用超导腔技术方案，其中在165～300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell 超导腔模组，每个模组中集成3只6-cell超导腔。超导腔工作在脉冲模式，为了保证超导腔2 K下的频率满足运行要求，每只超导腔需要一套低温调谐器对其频率进行精确调节控制。针对648 MHz 6-cell超导腔的结构和运行特点进行了低温调谐器的设计，采用快慢组合机构补偿超导腔的频率偏移，对调谐器的基本性能和超导腔脉冲模式运行下的动态洛伦兹失谐进行了分析。

在国内首次报道了氧气传感专用760 nm单模、波长可调谐的垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL），详细报道了760 nm VCSEL设计方法与器件制备结果。通过分析AlGaAs量子阱的增益特性，确定了量子阱组分及厚度参数，并设计了室温下增益峰与腔模失配为10 nm的VCSEL激光器结构，完成了VCSEL结构的器件制备。VCSEL激光器在工作温度25 °C时单模功率超过2 mW，此时边模抑制比为28.1 dB，发散角全角为18.6°。随着工作电流增加，VCSEL激光器的发散角随之增加，然而激光远场光斑仍然为高斯形貌的圆形对称光斑。通过调节VCSEL激光器的工作温度与工作电流，实现了VCSEL单模激光波长从758.740 nm至764.200 nm的近线性连续调谐，VCSEL工作在15 ~ 35 °C时激光波长的电流调谐系数由1.120 nm/mA变至1.192 nm/mA；温度调谐系数由0.072 nm/°C变至0.077 nm/°C。在两个氧气特征吸收波长附近，VCSEL激光的边模抑制比分别达到了32.6 dB与30.4 dB。

直接调制半导体激光器因其具有高速传输、高可靠和低成本等特点，成为应用在第五代移动通信技术（5G）前传和数据中心中的高性价比光源。高速直接调制半导体激光器性能提升已有许多研究，文章分别从无制冷宽温工作高速半导体激光器研究方面和超高速半导体激光器方面对高速直接调制半导体激光器的基本理论和发展历程进行了综述，分析各自的优缺点，并介绍了研发团队在这些方面取得的部分进展。

垂直外腔面发射激光器（Vertical external cavity surface emitting laser，VECSEL）的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配（30 nm）的增益芯片结构，并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时VECSEL的侧向激射增强问题。增益芯片基底温度为20 ℃时，VECSEL正向激射波长位于980 nm，侧向激射波长位于950 nm，当泵浦功率逐步增加时，侧向激射强度随着正向激射的出现而迅速降低。这是因为激光正向激射时量子阱的受激辐射能级与正向激射激光模式匹配，正向激射的激光模式可以获取更高的模式增益，在与侧向模式的竞争中处于优势地位。当基底温度控制在0 ℃与10 ℃时，量子阱本征增益峰值与表面腔模失配度增大，此时VECSEL仍然表现出稳定的侧向激射抑制效果。

中国散裂中子源是中国第一台、世界第四台脉冲型散裂中子源，其已于2020年2月达到100 kW功率的设计指标，运行稳定高效，供束效率位于国际前列。中国散裂中子源二期升级方案中总束流功率将升级到500 kW，其中直线加速器段将采用超导加速腔结构，束流能量由80 MeV提高到300 MeV。其中在80～165 MeV能量段采用324 MHz双spoke超导腔，在165～300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell椭球超导腔。采用CST、COMSOL等仿真软件完成324 MHz双spoke超导腔的电磁、机械设计及优化，达到实际运行指标要求。为了提高腔运行的稳定性，在腔的设计中对E_P/E_acc着重进行了优化，使其尽量降低。

为了克服不完美物理系统中存在的多个限制性因素对量子操控的影响，提出一种在三能级系统中创建非绝热高保真度量子操控的理论方案。其原理是基于一组辅助态构建系统的时间演化算符，同时在光脉冲中引入多个自由度参数，来逆向求解出系统的哈密顿量。该方案不仅可以消除量子比特能级之间的直接耦合微波场，而且可以通过优化自由度参数，使光脉冲对在一定频率范围分布的系综量子比特取得高保真度的量子操控，同时抑制对附近频域内其它量子比特的干扰激发。该方案适用于依靠频率寻址的量子系统。

在惯性约束聚变（ICF）领域，为了满足物理实验需求，需要采用短波长的紫外激光打靶。目前，国内外高功率固体激光装置普遍采用谐波转换的方式来获得三倍频紫外激光。高效的频率转换必须满足相位匹配条件，而晶体的反射面形畸变过大对准直精度和倍频效率均匀性都会产生不利影响。通过实验验证了晶体准直光斑的质量退化主要来源于晶体因夹持和重力导致的反射面形畸变，证明了改进晶体的夹持方式可以有效改善晶体面形，提高准直精度和准直光斑质量，并显著提升三倍频转换效率。