针对目前超快光学中光脉冲的同步特性和弱脉冲信号探测的研究热点，对双腔结构钛宝石激光器中飞秒和皮秒光脉冲的被动同步特性以及硅光电倍增器（SiPM）的光电特性和机理进行了深入研究。提出了通过交叉相位调制控制脉冲同步性的新方法，显著提高了飞秒和皮秒光脉冲的同步性；发现了SiPM反向伏安特性的双拐点现象、平顶脉冲现象，提出了适用于SiPM的短脉冲光子数分辨模型，建立了适用于SiPM的信噪比理论，并对该理论进行了实验验证。在设计和优化Si光电探测器的基础上，使用异质结技术，完成了Si光电探测器在SiC基器件中的应用。