短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/Si_xGe_1-x衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及Si_xGe_1-x基体层，通过改变Si_xGe_1-x层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数，从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数，研究了GaInP量子阱有源区结构和Si_xGe_1-x基体层组分对输出特性的影响规律，优化了激光器的结构参数。模拟结果表明，298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm，阈值电流为0.58 A，输出功率为1.20 W，转换效率为38.3%。

本文总结了当前同步辐射 X射线反射镜光学制造技术的需求背景、发展现状以及未来方向。同步辐射光源是国家重大科学装置, 作为同步辐射光源重要光学元件的 X射线反射镜, 直接决定着光学调制品质。短波长掠入射的特殊应用场景, 使 X射线反射镜有着更为特殊且高精度的面形要求, 其加工与检测技术长期为国外所垄断, 国内发展较为缓慢, 面对国内未来同步辐射装置的建设需求, 我国亟需打破这一现状。

主要介绍自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上的砷化镓光阴极直流高压注入器的研究进展，并讨论其驱动未来高重复频率短波长自由电子激光器的差距。通过综合砷化镓阴极寿命的三大影响因素，提出了其工作寿命的定性物理模型; 通过该模型对阴极和注入器进行优化，在直流高压电子枪上得到了5 mA, 32 min的连续稳定输出; 测量了电子束在4.8 mA下归一化发射度约为4.0π mm·mrad，阴极热发射度约为0.6π mm·mrad，电子束本征横向能量约为92 meV，250 keV电子束在距离阴极90.6 cm处纵向均方根长度约为11.5 ps。这一束流状态已经基本满足FEL-THz需求。

搭建了两台高功率、低量子损耗的1018 nm短波长掺镱光纤激光器，进行了全光纤结构下两路光纤激光器的相干合成实验。获得了功率为55 W、合成效率为90.2%的相干输出，这是当前严格单模1018 nm光纤激光器的最高功率水平。同时，验证了Michelson腔自组织相干合成技术能够实现光纤激光器的高功率单模输出。

高增益自由电子激光作为第四代光源的代表，其理论研究和实验装置建设都进入了一个蓬勃发展的新阶段，在这一阶段中，短波长、全相干和超短脉冲已成为自由电子激光发展的主要方向。为推进这一发展趋势，人们相继提出了多种种子型的高增益自由电子激光运行模式，并对这些模式进行了实验验证。主要针对种子型高增益自由电子激光的最新理论与实验研究的进展进行了总结和综述。

在经典力学框架内和偶极近似下，引入正弦平方势讨论了系统非线性对摆动场辐射的影响。首先，把粒子在弯晶中的运动方程化为具有周期外力作用的摆方程，用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地描述了粒子运动行为；用多尺度度法和三角函数的广义Bessel展开，找到了受迫摆方程的近似解。而后，在超相对论情况下讨论了系统的瞬时辐射强度和平均辐射强度，并对两种辐射的强度比进行了讨论。结果表明，摆动场辐射强度与摆动场振幅平方成正比，振幅越大摆动场辐射强度越强。

在普通X射线源上进行X射线衍射断层扫描成像检测晶体材料内部缺陷的研究极少, 短波长X射线衍射仪(short wavelength X-ray diffractometer, SWXRD)相比同步辐射装置, 体积小巧、 实用和维护费用低。 在SWXRD上进行X射线衍射断层扫描时, 缺陷边界的确定直接影响成像的质量和缺陷的辨别。 采用衍射强度阈值法对测试数据进行处理, 使得缺陷边界清晰可辨。 运用Gauss函数拟合测试数据探索各种因素对阈值大小的影响, 解决阈值设定的难题。 通过研究置于铝粉中的不同直径像质计对阈值大小的影响, 发现阈值为基体强度的91%较合适。 然后测试铝板上的细缝进一步验证了阈值法对缺陷边界的改善和阈值选择的准确性。

在四能级梯模型系统中通过两个连续相干场作用, 建立起基态和中间激发态之间的相干和粒子数转换。稳态条件下, 注入脉冲探测场, 通过受激拉曼作用, 获得较短波长的反斯托克斯激光信号。通过数值计算和理论分析, 得出获得最大频率转换效率的必要条件, 研究分析了两相干场的强度和探测场的脉宽、强度失谐等因素以及原子的各项参数对频率转换效率的影响。

利用脉冲调Q染料激光对掺钕双钨酸钇钠晶体(Nd:NYW)的短波长吸收带(595 nm)进行抽运,实现了1.064 μm激光运转,在抽运能量24.2 mJ时,获得的激光输出能量为1.08 mJ,阈值抽运能量小于5 mJ.

以Ag-In-Te-Sb合金靶采用射频反应溅射在不同氧分压下制备了单层Ag-In-Te-Sb-O薄膜。对薄膜的反射光谱及光学常数(n，k)的研究结果表明:在分压比PO2/PAr=2%～4%时制备的薄膜反射率较高，氩气保护下在300℃退火30min后，在500～700nm波长范围薄膜反射率增长可达17%～25%；分压比PO2/PAr=2%时，薄膜在400～650nm波长范围有较强吸收，光学常数在退火前后也有较大差别。对薄膜静态记录性能的测试结果表明:记录功率为10mW，脉宽为100ns时，薄膜在记录前后反射率对比度高达20%,具有良好写入灵敏性。连续多次进行写入/擦除循环，擦除前后反射率对比度稳定，薄膜具有一定的可擦除性能。退火前后薄膜的X射线衍射(XRD)结果说明退火后薄膜中仅有Sb的晶相，与Ag-In-Te-Sb薄膜的结晶特性明显不同。薄膜的成分及各元素的化学状态用光电子能谱(XPS)进行了分析。这类薄膜有望作为短波长高密度光存储材料。