简述了用于分析多胞超导射频腔场平坦度调节的微扰理论，推导了场平坦度的理论计算方法。针对超导腔微小范围内的纵向拉伸/挤压，进行理论计算分析与结构-电磁多物理场模拟计算以求得变形前后腔体场平坦度及其变化趋势，所得结果表明：理论分析结果与仿真计算结果基本一致，进一步深入验证了该微扰理论的有效性。在多胞超导射频腔的加工制造、运行过程中的关键环节，国际上广泛采用的两种方法——包括预调谐过程中的“先单胞后整腔”和运行时腔体调谐过程中“整腔拉伸/挤压”方法，基于分析结果，这两种方法正确性和合理性均在理论上得以验证。在超导射频腔腔型设计的第一阶段——单胞优化设计过程中加入结构-电磁多物理场分析，可使腔型优化设计过程更加高效，结果表明：优化后的单胞（包括端胞和中间胞）的频率敏感度应尽可能接近或相等，以保证在腔变形期间始终保持较好的场平坦度。

基于无波分裂脉冲产生的平坦超连续谱被报道。笔者采用非线性偏振旋转（NPR）作为锁模方法来实现耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲的切换输出。在0.3 W的泵浦功率下，获得了耗散孤子脉冲。脉冲宽度为5.8 ps，脉冲间隔为54 ns，与11.05 m的腔长一致，信噪比为55 dB，压缩后的脉冲宽度为0.61 ps。值功率可以被提升到1.18 kW。通过适当调整腔偏振态和增加泵浦功率，耗散孤子可以演化为无波分裂脉冲。随着泵浦功率的提高，脉冲宽度从11.7 ps增加到20.2 ps，几乎增加了两倍。经过计算，时间带宽积从23.9增加到53.43。较大的啁啾可以抵抗非线性相移的影响，从而避免脉冲分裂。无波分裂脉冲的脉冲能量可以提高到3.89 nJ，是耗散孤子脉冲能量的五倍。随后，使用耗散孤子和无波分裂脉冲作为种子源去获得超连续谱。结果表明，在锥形高非线性光纤中，无波分裂脉冲产生的超连续谱范围和平坦度均优于耗散孤子脉冲。基于耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲产生的超连续谱范围为1 400~2 000 nm，覆盖了S波段、C波段、L波段三个主要通信波段，20 dB带宽分别为310.3 nm和426.4 nm。这项工作将有助于高能量脉冲光纤激光器的发展，并提高其在超连续谱产生和光通信领域的潜在应用。

对频率和场平坦度的预调谐是9-cell超导腔耗时最多的后处理工序之一，很快将成为国内相关大科学工程9-cell腔批量生产的瓶颈。首先介绍了9-cell超导腔两种常用的预调谐方法，即DESY方法和Cornell方法的原理，建模分析和比较了两种方法的计算精度和误差来源，给出Cornell方法调谐量计算的修正。然后结合9-cell超导腔预调谐实验研究，给出了快速预调谐方法：DESY的重建算法在低场平时精度较高且收敛迅速，可作为粗调；Cornell微扰算法在高场平时精度较高且测量迅速，可作为微调。结合两种调谐方式，将预调谐分为粗调和微调两步，可有效提升9-cell超导腔预调谐的速度。

超导椭球腔是一种通过冲压零件和电子束焊接而成型的薄壁结构，在加工过程中存在不可避免的形变，如单元倾斜、偏轴，单元长度偏差，从而影响椭球腔的轴向电场平坦度，进而降低椭球腔的运行电场梯度。因此，在椭球腔加工成型后要进行预调谐处理。椭球腔预调谐是通过对椭球腔整形，包括倾斜和偏轴矫正，单元长度矫正，以达到提高轴向电场平坦度的目的。采用COMSOL多物理场耦合软件对CSNS-II（China Spallation Neutron Source Phase II）超导椭球腔可能存在的形变进行了仿真计算，研究了各单元形变量对电场平坦度的影响，分析了腔体调谐位移量对电场平坦度的影响，为椭球腔预调谐提供数据参考，也为预调谐机的设计研制提供指导。另外，确定了椭球腔机械形变的要求，确保椭球腔机械加工质量满足CSNS-II升级的实际工程需求。