在很长一段时间内，人们只能利用非线性效应实现特定比值的光学频率转换，如光学倍频能实现fout= fin/0.5 的光学频率转换，但还不能在光学波段实现任意数的分频。光学频率梳的发明为建立光学分频器铺平了道路。2003年实验室马龙生教授研究小组联合美国标准技术国家实验室（NIST）和国际计量局（BIPM）在美国开展了四台光学频率梳的国际比对研究，首次证明用光学频率梳对光学频率的分频不确定度可达到 10-19 [L. S. Ma, et. al,...

近年来，量子信息处理中量子网络的研究成为热点，并吸引了越来越多的关注。制备具有多模量子关联与纠缠的粒子或者光束是实现量子信息处理中量子网络的基础。国际上已经在时域和频域，利用时间复用和频率复用成功地制备出具有量子关联与纠缠的多模量子态。近期实验室荆杰泰教授研究小组把在光纤通讯领域得到广泛应用的空间复用技术与非线性四波混频过程相结合，在理论上提出并在实验上制备了两种类型的多模量子态。如图1所示，利用...

飞秒光丝现象是指飞秒激光在透明介质中传输，光学克尔效应与等离子体自散焦效应的动态平衡过程引起的弱电离通道。利用在空气介质中不对称的双色场飞秒光丝，可以高效地获得太赫兹波长介于红外与微波之间的太赫兹辐射，对应着大分子振动与转动光谱，在医药检测、生物成像以及安全监测领域有着非常重要的价值和优势。对太赫兹频谱进行有效调制在太赫兹光谱应用领域非常具有前景。最近，实验室相关研究小组提出了一种全光学操控的基于...

光与多能级体系相互作用时所产生的电磁感应透明（electromagnetically induced transparency, 简称EIT）有许多重要的研究意义和应用。但是，通常的EIT 是在原子气体介质中实现的，不仅需要较为苛刻的实验条件（比如较大的装置尺寸、超冷的环境温度等），也难以实现相关器件的小型化与集成化。近年来，与EIT 的经典类比，人工超颖材料中所呈现的等离激元诱导透明（plasmon-induced transparency，简称PIT）现象，引起了人们的很大兴...

在单光子水平上实现光子数可分辨(PNR)探测是量子光学领域的研究前沿和热点，尤其在量子态制备和量子过程(Quantum process)研究中是不可或缺的关键技术。在量子信息研究中，诸多量子中继和线性光学量子计算方案也都是以PNR探测为基础的。多通道的InGaAs/InP APD单光子探测器可以实现时间空间复用的近红外单光子探测，时间空间复用也是实现光子数可分辨单光子探测的重要方法之一。我们自主研制了200 MHz多通道近红外单光子探测器样机...

低温下高密度的分子可能呈现出新的、有趣的物理或化学现象及其在各种实验中的重要应用激发了人们研究冷分子的兴趣。利用外场（包括电场、磁场或光场）和分子的相互作用对分子进行减速，是获得低速中性冷分子的一条有效途径。目前，利用电偶极矩和电场间的斯塔克相互作用，可以对具有固有电偶极矩的极性分子进行非常有效的减速；利用磁偶极矩和磁场间的相互作用，可以对顺磁性分子进行很好地减速。上述思想均已实验上实现，并且能用...

2006年，德国科学家 M.Kling 等人利用载波包络相位稳定的周期量级飞秒激光脉冲实现了光场对 D2 分子化学键定向断裂的控制。这是科学家首次通过超快激光场控制分子内电子运动，实现对化学反应的直接操控。这一突破引起人们广泛关注和强烈兴趣，激发了对分子定向解离过程及其物理机制的探索研究。科学家们发现基频光和倍频光叠加合成的双色场具有很强的光场不对称性，同样能够实现对分子化学键的定向断裂的控制。对于同核分子，解离...

在山谷中，回声是一种常见的现象，声音被岩石反射形成回声。1950年，Erwin教授在核磁共振实验中首次发现了自旋回声。回声存在于许多物理现象中，例如光子回声、电流回声等。回声在很多方面有着非常重要的应用，例如电子束的压缩、高效高次谐波的产生等。最近实验室吴健和曾和平教授研究团队，利用分子符合成像技术，在实验上首次对分子回声进行了实时成像，并且还观测到了高阶的非整数回声，转动回声以及“负”时间回声等新型分子...

超快强激光场作用下，分子的最外层电子可以通过相干吸收多个光子克服原子核的束缚，发生多光子阈上电离。作为光与分子相互作用的首要过程，光子能量的吸收和分配，在分子光化学反应过程中起着决定性作用。近几年的理论和实验研究发现，单电子体系分子H2+或者双电子体系分子H2的单电离解离过程中，分子内电子与原子核之间通过相互关联运动进行光子能量的分配。但是，对于多电子体系分子，由于系统理论模型的复杂性以及相关实验技术...

原子频标是原子频率标准的简称，它参考在原子分立能级间的量子跃迁，能提供非常稳定和准确的频率源。频率的倒数是时间，当原子频标被用于计时时，通常也称为原子钟。按照量子跃迁的频率（即工作频率）划分，原子钟可分为微波钟和光钟两大类。目前，微波钟已发展地非常成熟，并渗透到人类生活的各个方面，在诸如高速通讯、精确计时和卫星导航等领域发挥着重要的作用。而光钟作为新一代原子钟，凭借工作频率高的优势，性能预期远超微...

具有温度约为1K的冷分子束不仅可用作激光减速与冷却、分子光学实验等的束源，而且还可应用于冷碰撞物理、冷化学物理和精密测量物理等领域。缓冲气体冷却作为一种获得低温分子束的技术手段，被广泛应用于冷分子相关实验中。实验室印建平教授研究小组利用静电斯塔克效应，在实验中通过四极静电导引杆对缓冲气体冷却后的极性分子 CH3F 进行操控，并通过调节 CH3F 样品分子和缓冲气体He 的流量，得到不同束流性质的 CH3F 冷分子束样品...

稀土元素以其特有的电子结构被广泛应用于发光材料的制备，稀土离子的发光过程主要是通过稀土离子的4f电子在不同能级之间跃迁产生的，4f电子吸收能量后从高能级以辐射驰豫方式跃迁至低能级同时发射不同波长的荧光，因而具有良好的荧光特性、发光色度纯、物化性质稳定、转换效率高等特点，正是由于这些优异荧光性能使得稀土离子成为探寻高科技材料的主要对象，并被广泛应用在发光、显示，太阳能电池光电转换，生物荧光成像等各种领域...

三价稀土离子可以有效的实现近红外到可见光、紫外光的上转换发光，在激光器、三维显示、LED、生物荧光标记成像等领域具有广泛的应用价值。为了进一步拓展应用前景，包括Tm3+离子在内的稀土离子上转换荧光的机制一直都是人们研究的热点，对该问题的深入理解将大大推动高效发光纳米材料的制备。实验室的精密光谱交叉应用研究小组制备了不同浓度的Tm：NaYF4纳秒颗粒和Tm：Yb：NaYF4纳秒颗粒，并用800nm连续激光激发，研究发光强度与激...

高功率光纤飞秒激光及其时-频域精密控制是牵引精密测量等前沿科学研究以及推动精密制造装备等高新技术发展的基础，也是美国、德国等国家竞相发展的核心技术之一，这一领域的国际竞争十分激烈。制约高功率光纤飞秒激光及其控制技术发展的技术难题主要有：(1) 光纤飞秒激光高功率放大过程中的增益窄化，致使高功率下脉冲光谱宽度小于注入脉冲，限制了压缩后的脉冲宽度，国际上所开展的光纤高功率放大实验尝试一直停留在仅能获得200fs...

作为描写微观物体运动的基本理论, 量子力学的基本原理之一是表示微观物理量的算符必须为希尔伯特空间中的厄米算符。对于哈密顿算符，厄米性不仅保证了其本征值（体系的能量）为实数，而且保证了几率守恒。1998年，C. M. Bender 等著名学者发现存在很大一类非厄米哈密顿算符，它们可具有全实本征谱, 其中最为典型的是具有宇称-时间 (parity-time；简称 PT) 对称特性的哈密顿算符。PT 对称哈密顿算符的提出激发了包括非厄米量子力学...