针对光频梳下变频信号接收过程中存在的频率信息丢失问题，提出了一种基于频率-相位映射的信号频率恢复方法，该方法使用可调光纤延迟线在两路光频梳变频链路之间产生一组固定已知的时延，时延在信号原始频率与下变频信号相位差之间建立映射关系，利用该映射关系可以从测得的相位差计算出信号的原始频率。分析了时延值等参数对频率恢复的影响，估计了该方法对相位测量不确定度的限值要求，最后给出了该方法具体实施方案中关键参数的设置策略。所有下变频信号的相位差可以通过快速傅里叶变换等数据处理一次性得出，因此该方法的时间代价和计算成本几乎不随着信号个数增加而增加。在不考虑下变频信号混叠的情况下，本文所提出的方法在理论上对处理信号的数量没有限制，因此相比于已有的光频梳下变频信号频率恢复方法，在多信号频率恢复方面更具有优势。

基于微通道板的单光子探测器具有体积小、结构紧凑等优点，将其与位置灵敏阳极相结合能够准确记录光子到达的时间信息及位置信息。通过分析延迟线阳极探测器的原理，提出一种基于印刷电路板制备的新型二维交叉延迟线阳极。与传统的电荷直接收集方式不同，该阳极基于电荷感应技术，由高阻感应层代替阳极收集电子，消除了阳极电子再分配带来的噪声。搭建了一套基于交叉延迟线阳极的实验系统并对研制的位敏阳极探测器进行测试，测试结果表明探测器空间分辨率最优为107 um，暗计数为0.23 counts/(cm2?s)。研制的新型交叉延迟线阳极为大面阵单光子成像探测应用奠定了基础。

光开关切换延时线芯片中各光开关的驱动电压标定和控制需使用多通道光功率计、可编程多通道电压源阵列等分立仪器，存在成本高、扩展困难的问题。设计并制作了一套低成本、易扩展的光开关切换延时线自动标定与控制系统，其中多通道光功率计模块可探测-53~-7.7 dBm内的光功率，误差小于0.5 dB；多通道电压输出模块可高精度稳定输出0~10 V的直流电压，输出电压波动小于±0.5 mV；使用单片机控制各模块协同工作并连接上位机实现人机交互。使用本系统对5-bit光开关切换延时线进行了自动标定和控制，结果显示，在32级延时状态下，延时线芯片输出端的透射光谱在1 560 nm波长附近的波动均小于1 dB，对应的延时步进为3.110 9 ps/state。该结果与商用仪器标定电压下测得的3.062 0 ps/state的延时步进高度吻合。本文设计制作的标定与控制系统精度高、成本低、扩展性强，具有很高的应用价值。

针对大型激光装置中广空间分布的甚多路高精度（一是长时间时间抖动小于5 ps，二是时间延迟微步进分辨率小于15 ps）同步触发信号的需求，设计了一种“数据流编解码光传输+高速串行收发器粗延时+宽带微带线微步进延时”的同步时序产生方案。通过数据流编解码光传输架构实现了广空间范围内时序的对齐；高速串行收发器粗延时和微带线微步进延时技术解决了同步触发信号低时间抖动和高延迟分辨的问题。通过对系统的时序逻辑和电路板的关键线路进行仿真，完成了整个系统的设计与研制，并开展了实验测试。测试结果表明：该系统可以实现广空间范围内的同步时序信号产生，同步触发信号的时间抖动精度优于3.76 ps（均方根值，8 h），39.6 ps（峰峰值，8 h），时间延迟分辨率优于15 ps；若应用于小空间范围，同步触发信号的时间精度可优于1.27 ps（均方根值，8 h），12.4 ps（峰峰值，8 h）。

环形正负电子对撞机（CEPC）是一台周长100 km，最高能量为120 GeV的双环对撞机。为了满足不同能量粒子从增强器注入到对撞环，针对W和Z能量模式设计了对撞环离轴注入系统，用于实现束流的累积。为了提高注入效率，兼容不同注入能量，不同束流填充模式，同时尽可能减少注入过程中冲击磁铁对其它束团的扰动，要求对撞环离轴注入冲击磁铁系统是一个上升时间和下降时间小于200 ns，脉冲底宽调节范围为440～2420 ns的梯形波脉冲放电系统。和常见的集中参数型冲击磁铁相比，分布参数型冲击磁铁具有更优越的动态响应特性，适合产生一个前沿更加陡峭、波形更为理想的梯形波脉冲。根据CEPC的束流注入物理需求，完成了一台分布参数型冲击磁铁的物理设计和结构设计，并采用了PSpice和Opera程序进行模拟仿真。设计结果表明：冲击磁铁由26级LC单元结构叠装而成，磁铁总长为1018 mm，磁有效长度为942 mm；在[−20，20] mm磁铁孔径内，磁场强度为0.042 1 T，磁场均匀性优于±0.2%；冲击磁铁系统总上升时间（10%～90%）为193 ns，下降时间（90%～10%）为191 ns。理论分析、PSpice程序和Opera程序模拟均验证了磁铁设计方案的可行性。

We demonstrate an ultrastable miniaturized transportable laser system at 1550 nm by locking it to an optical fiber delay line (FDL). To achieve optimized long-term frequency stability, the FDL was placed into a vacuum chamber with a five-layer thermal shield, and a delicate two-stage active temperature stabilization, an optical power stabilization, and an RF power stabilization were applied in the system. A fractional frequency stability of better than 3.2×10-15 at 1 s averaging time and 1.1×10-14 at 1000 s averaging time was achieved, which is the best long-term frequency stability of an all-fiber-based ultrastable laser observed to date.