量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑，笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生，笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源；发展了频分复用技术，研制了高纯度、高全同的宣布式单光子源；利用GaN缺陷的单光子特性，制备了室温量子随机数发生器。笔者优化周期极化铌酸锂的级联波导结构设计，大幅提升了通信波段量子纠缠光源性能，使保真度高于97%，噪声特性提高10倍；设计和制备Si₃N₄微环腔纠缠源器件，实现了99%的干涉可见度，展示了芯片集成量子光源的技术可行性；应用所制备的纠缠光源，实现了数十千米光纤基量子密钥分发和量子隐形传态。笔者发展了单光子探测器制造工程，研制了用于太阳光谱量子测量的低噪声高速雪崩单光子探测器和用于量子成像的128×32及以上规模的雪崩焦平面单光子探测器。笔者制备了光纤基量子存储器，实现了1 650个光子模式的有效存储；研究了光机械量子器件的原理机制，探索了纳米光机电系统用于量子精密测量的技术前景。希望以上综述为未来量子信息网络的发展提供研究参考和技术储备。

基于Sprott-R三维混沌系统，提出了一个具有多稳态和调幅特性的简单四维忆阻混沌系统。首先分析了系统的稳定性，发现该系统具有无穷多个不稳定平衡点。进而利用Lyapunov指数谱、分岔图及相平面图，研究了该忆阻混沌系统的复杂动力学行为特性。研究结果表明，当系统参数发生变化时，系统会经反倍周期分岔由混沌态进入周期态；在不同初始条件下，系统能产生三种共存吸引子，分别为双混沌吸引子共存、周期极限环与混沌吸引子共存、双周期极限环共存；当初始条件变化时，系统输出四维混沌信号的幅度均发生变化。最后，对该系统进行了电路设计与仿真，验证了该忆阻混沌系统的存在性。

文章提出了一种基于集成互作用单元的高效谐振电路，以改善注波互作用，将Ka波段速调管的峰值功率提高到200 kW。被集成的单元电路设计是基于矩形间隙波导中级联的场结构，通过特定边界条件的融合，将两个或多个单注-波互作用单元横向连接在一起（每个单元通常用于传统的单注速调管）。针对输入腔，通过优化注加载参数和腔体参数将两个互作用单元有效地整合在一起，以获得~35 GHz恒定输入功率下的最佳吸收效率。输出腔1）设计有两个输出端口，以平衡功率提取对集成互作用电路的影响；2）通过优化两个预调制的电子束得到200-kW的峰值功率。在注电压为45 kV、单个注电流为5.6 A的条件下，通过粒子模拟（PIC），所设计的Ka波段速调管的整体互作用电路能够产生202.9-kW的峰值功率，效率为40.2%，增益最大达到47 dB。

压电效应是一种实现电能与机械能之间相互转换的重要物理现象。随着集成光电子技术和压电薄膜材料制备技术的日益成熟，压电效应在光电子集成芯片领域引起广泛的研究。在压电效应的作用下，外部电场可以操控薄膜材料的形变，从而改变折射率，实现光电调谐和声光调制。本文首先介绍常见压电薄膜材料及其研究进展，随后回顾和探讨基于压电效应的光电子集成器件的研究进展。最后，对压电调谐器件和声光调制器的应用进行介绍和展望，分析其大规模应用面临的挑战和问题。

设计了一种由一个槽型腔和两个波导耦合构建的金属-介质-金属 (MDM) 滤波器，并利用时域有限差分法对该结构进行了仿真研究，分析了主要结构参数对滤波器传输特性的影响。研究发现：纵向位移L_d对传输特性有重要影响, 会导致新的谐振峰出现; 在一定范围内, 槽腔宽度W_c 的增加使得透射峰增加并且更均匀地分布在600～1500 nm范围内。通过参数优化最终设计了分布于550、730、920、1330 nm波段窗口附近的多通道滤波器，该设计透射峰窄、品质因子良好，且结构简单、易于集成、制作方便，能够很好地运用在波分复用系统及光通信中。

可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）系统的重要器件之一，激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性，而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路，并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制，不仅能提供高精度低噪声的注入电流，而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析，随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器，开展了测试分析，对激光器的温度、电流调谐特性进行研究，并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002，满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求，表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。