为了使微波光子滤波器兼具宽调谐范围与高频率选择性，本文基于窄线宽单纵模光纤受激布里渊振荡器首次提出并验证了一种具有宽调谐范围、窄滤波带宽特性的微波光子滤波器。该滤波器的核心是腔长为10 m的布里渊光纤振荡器，受激布里渊散射泵浦光与光载波信号分别由两个不同的可调谐激光器提供，布里渊增益与光调制信号相互作用后，利用该布里渊光纤振荡器压缩光谱线宽，实现窄带微波光子滤波；通过简单地改变泵浦光波长，实现滤波器通带大范围稳定调谐。实验结果表明，该微波光子滤波器在0~20 GHz的频率范围内可稳定调谐，带外抑制比约为20 dB，其3-dB带宽和最大Q值分别为6.2 kHz和3.222×10⁶。本文提出的单通带微波光子滤波器不仅具有目前已知的最高Q值，同时具有宽可调性、高带外抑制和结构简单等优势。

上海软X射线自由电子激光用户装置（SXFEL）是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置，未来可以为5个实验线站供光，其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式。本文就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究，主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案。模拟结果表明，虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂，但能够产生更高功率的高次谐波辐射。除此之外，我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响。模拟和分析结果表明，通过上述两种方案，采用紫外波段的种子激光，用户可以得到全相干、窄带宽、短脉冲的水窗波段自由电子激光。

为降低窄带宽超材料吸收器（Metamaterial Absorber，MA）制造成本的同时拓宽其应用领域，本文基于时域有限差分法利用介质材料设计出双波长窄带宽介质MA，其由Au衬底、SiO₂介质层和Si介质非对称光栅构成。经模拟计算发现，本文提出的双波长窄带宽介质MA在λ₁=1.20852 μm和λ₂=1.23821 μm具有超高吸收效率，而且FWHM也分别只有0.735 nm和0.077 nm。MA在λ₁实现窄带宽吸收主要是因为光在SiO₂层形成了法布里-珀罗(Fabry-Pérot, FP)腔共振，而MA在λ₂实现窄带宽吸收主要是由于入射光在介质非对称光栅中形成了导模共振效应。经理论计算可知，通过改变MA的结构参数可对其吸收特性产生较为显著的影响。