激子极化激元是由微腔光子和激子之间强耦合而形成的杂化准粒子，并且它继承了其组成粒子的性质。光子成分使得激子极化激元具有一个非常轻的有效质量（约为电子质量的10-5~10-4倍），这使得它能够在高温下产生玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象；激子成分使得它具有较强的非线性特性，具有广阔的光电子学应用潜力，如无反转极低阈值的激射、逻辑门、光开关等都已在早期实验被证明。对于激子极化激元室温超快动力学的深入研究，是发展激...

         随着信息技术的高速发展，信息传播速度与载体容量越来越无法满足人们的需求。与现今的电子器件相比，基于光的信息处理芯片可以极大地提高处理能力和速度，但其发展受到光控开关速度的限制。光开关是未来光芯片发展的核心器件之一，其运行速度和性能将影响芯片的整体性能指标。激子极化激元是由微腔光子和激子之间强耦合而形成的杂化准粒子，并且它继承了其组成粒子的性质，其半...

中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖了地球大气多个透射窗口，实现超灵敏中红外探测在天文、材料、医学、航天等领域都有重要应用。由于中红外光子能量较小，硅基探测器对其无法直接响应，通常需要采用带隙更小的碲镉汞、锑化铟等半导体材料。然而，所制备的红外探测与成像器件存在较为严重的暗电流与热噪声，一般需要低温制冷提升探测灵敏度。长期以来，实现单光子水平的中红外成像是红外测控领域极具挑战的前沿热点。近年来，频率...

Pancharatnam-Berry（PB）超表面由二维平面上取向周期性旋转的各向异性人工纳米原子组成，将能革命性地替代传统的大型光学器件。基于超表面可以实现光的波前控制，涡旋光束产生，全息成像和信息加密等功能。由于超表面上的纳米原子能实现非线性信号，如二次谐波，三次谐波和四波混频信号的响应增强。超表面的运用范围已经从线性响应拓展到非线性响应。        通过设计PB超表上的人工纳米原子...

2021 年诺贝尔物理学奖被授予“对我们理解复杂系统的开创性贡献”。实际上复杂系统还没有统一的定义，诺奖的网站上对什么是复杂系统的描述比较具有概括性：“物理学家已经对它们进行了几个世纪的研究，由于具有大量的组成部分，或者受偶然性支配，因此很难用数学来描述复杂系统。它们可能是混沌系统，诸如天气系统，初始值的小偏差会导致后期的巨大差异。”涡旋光束在自由空间中传输时受到大气湍流的影响而产生相位畸变，光强分布...

许多新兴应用需要具有精确定制的时间和光谱特性的超快激光器，而通过试错法反复试验来获得目标光场很难满足实际应用需求。最近，通过应用先进的算法工具和自适应反馈控制系统，寻找真正自我优化的超快激光器取得了很大的进展。例如，通过遗传算法可以实现飞秒孤子脉冲的自动化产生，不再需要人去手动调节激光器参数。然而，现有的机器学习算法毫无例外地只能用于参数不变的飞秒孤子激光器的控制，并不适合于诸如呼吸子之类的重要的...

        作为一种具有螺旋形波前结构的特殊新型光束，涡旋光束已经在光学通信、显微成像等领域得到了无数的应用。当两束具有不同拓扑荷数的涡旋光束相互叠加时，由于干涉将导致特定的空间结构分布，产生一种新的同时在相位和强度上都具有螺旋结构的光场，这种光场类似于弹簧结构，如图1(a)所示，因此被称为光学弹簧。基于光学弹簧的独特性质，利用超短激光脉冲产生的以吉赫兹或太赫兹高速旋转...

扫描隧道显微镜诱导发光技术（STML）融合了高分辨的形貌表征和高灵敏的单光子探测，利用STM金属探针高度局域化的隧穿电子激发隧道结中的分子发光。前期研究表明，当隧道结中纳腔等离激元模式与分子特定荧光的对应能量匹配时，分子荧光与纳腔等离激元能够实现相互激发和调制，并借助于多层分子膜、卤化物、氧化物等间隔层结构的脱耦合作用，在荧光产率较高的分子体系中获得局域的、分子本征的电致荧光。金庆原教授研究团队将STML研...

        光学成像作为一种能够提供丰富信息的可视化方法，在人类探索未知世界的历程中发挥着不可替代的作用。超快光学成像作为光学成像中一种具有超高时间分辨的成像技术，可以捕获皮秒乃至飞秒量级时间尺度的超快动力学场景，因此在物理、化学和生物等超快现象研究领域中获得了广泛的应用。而近些年超快光学成像已经获得迅速的发展，研究人员已经提出并发展了多种多维超快成像方法，包含了空...

  人类的大脑经过亿万年的演化已发展出最复杂、最独特、且能支持最强脑功能的网络结构。现已知道，这个网络具有一系列的结构特征如小世界、无标度、社区结构、及富人俱乐部等。然而，这些结构特征如何确保大脑的强大功能或者脑功能的微观机制是什么，对此我们依然知之甚少。最近，来自华东师范大学的刘宗华教授研究团队(霍思宇博士、田昌海博士、郑木华博士、管曙光教授、周昌松教授、刘宗华教授)在《国家科学评论》(National...

铌酸锂晶体具有诸如宽的光学透明窗口、高的非线性系数、高的折射率和大的电光效应等一系列优点，又得益于绝缘体上铌酸锂薄膜的产业化，使其已经成为光子芯片衬底材料的重要候选者，因此被称为“光子学中的硅”。近十几年来，基于铌酸锂薄膜的无源光子元件的设计和制造取得了重大进展，已经应用到非线性光学、高速电光信号转化、量子信息和精密测量等领域。值得关注的是最近一年内在掺铒铌酸锂薄膜上已经制备出基于微谐振腔的片上微...

呼吸子是一种能量局域化振荡的非线性波。与孤子类似，耗散系统中的呼吸子可以形成稳定的束缚态，表现出类似分子的动力学行为，通常被称为呼吸子分子。到目前为止，光学呼吸子分子的实验观测及其动力学实时检测仅限于双原子分子（两个呼吸子的束缚态）。光学呼吸子分子能否像物质分子一样存在更复杂的形态一直不清楚。曾和平教授团队在超快光纤激光器中观察到了三种呼吸子分子复合物包括多呼吸子分子（下图）、两个呼吸子对（2+2）...

实现高精度、高灵敏度的分子光谱测量，建立 “分子指纹光谱数据库”，是研究物质微观结构与宏观组成的重要基础。进入21世纪以来，超高时频域精度和准确度的光学频率梳技术得到了迅速的发展，革新了传统的光谱测量手段。目前，传统的光学频率梳系统需要进行复杂的主动反馈锁定并工作在实验室环境下，以保证光学频率梳光源的相干性和稳定性，这极大程度上限制了光梳光谱仪的户外实际应用与发展，如大气环境监测、燃烧诊断、生物医疗...

调制不稳定性（MI）是物理学的一个重要研究课题，由其非线性作用产生的各种随机波动模式在光学和玻色-爱因斯坦凝聚体中得到了广泛的研究，比如孤子链、法拉第波、时空晶体等。然而，尽管许多理论工作表明超冷费米气体中也可以观测到类似法拉第波的时空模式、且其动力学过程受相互作用调控，实验上并没有观测到这一动力学行为。实验室武海斌教授团队采用空间调制的红失谐激光激励成功观测到了超流费米气体中的时空模式，研究了相互...

基于量子纠缠实现的量子信息协议可以完成经典协议无法完成的信息任务。因此，量子信息协议在信息处理方面具有巨大的优势。量子密集编码是量子信息中的一种基本协议，它在原则上可以将通道容量扩大一倍。在该协议中，如果发送方和接收方事先共享了一对纠缠的量子比特，则可以通过发送一个量子比特的量子信息来传输两比特的经典信息。        一个自然的问题是，量子密集编码方案的通道容量是否...