莫尔超晶格是由两个相同的周期晶格在一定转角下叠加而成。在电子学领域，扭曲的二维材料如石墨烯等，通过转动莫尔角调整层间耦合及电子能带结构，从而实现不寻常的超导等效应。在光子学领域，具有莫尔超晶格的微纳光子结构也在高品质因子获取、虹彩效应、热传递调控和自发辐射增强等领域崭露头角。元激发作为一种基础的物态现象，其研究具有重要的科学意义。物理学家长期以来一直在努力寻求不同物态元激发的产生和操控方法。近些年...

    光频梳具有独特的时频特性，为高精度频率计量和高分辨率宽带光谱测量提供了新的技术手段。尽管非线性光子学芯片已广泛应用于光频梳光谱拓展，但是高相干光频梳光谱仍然局限在近红外区域，仍然难以满足紫外到可见光区域的精密测量应用需求。目前，三阶非线性频率变换技术得到了长足发展，但仍然会受到转换效率和光谱范围的限制，往往需要高功率泵浦激光脉冲器来驱动光谱展宽。与三阶效应相比，二次非线性效应可以在较...

中红外波段由于自身独特的性质，在包括GF安全、医疗、工业、食品以及环境监测等在内的众多领域有着广泛的应用前景。当前，量子级联激光器是中红外相干光获取的重要途径，在宽调谐范围和高功率输出方面性能卓越，但通常工作在连续模式下，实现超短脉冲制备仍具挑战。近年来，氟化物光纤激光器在中红外锁模脉冲产生方面取得长足进步，通过选取不同的增益介质可以获得不同波长的中红外输出，但亟待解决增益带宽受限和材料稳定性问题。...

中红外光谱分析技术是物质表征与鉴定的有效手段，在生物、医学、材料与环境等领域具有广泛应用。特别在许多低照度应用场景中，例如远距离污染监测、无损伤文物鉴定和低光毒性细胞观测等，迫切需要高灵敏的中红外光谱探测技术。然而，传统中红外光谱仪中通常采用窄带隙红外探测器，受内禀暗电流和环境热噪声的影响，导致探测灵敏度受限。因此，实现室温条件下逼近单光子水平的超灵敏中红外光谱探测颇具挑战。近年来，单像素计算光谱...

连续谱中的束缚态(BIC)是一种叠加在连续背景谱上的理想局域模式，它具有无穷大的品质因子(Q因子)。在实际应用过程中，人们通常需要将它转换成Q因子有限大的准BIC才能被外界激励源所激发。伴随着高Q准BICs出现的同时，结构在共振波长处出现强烈的光场局域。因此，高Q准BICs被广泛用来促进提升光与物质的相互作用，比如激光器，非线性谐波增强，强耦合等。根据形成的物理机理，BICs可以分为对称性保护BICs, 偶然性BICs, FW-BICs以及...

太赫兹波是位于红外和微波之间，频率为0.1~10THz的电磁波波段。由于太赫兹独特的电磁学特性，太赫兹技术在天体物理学、生物医学、无损检测、无线通信、爆炸物检测和GF安全等领域具有广阔的应用前景，被誉为“改变未来的十大技术” 之一。高灵敏太赫兹探测器是太赫兹领域的关键核心技术，实现室温太赫兹单光子探测器将对太赫兹技术产生颠覆性影响。在太赫兹频段,由于单光子能量较低, 具有高灵敏高响应的材料和器件十分匮乏。尽管太...

单次多幅超快光学成像，作为一种成像速度可以超过十亿帧/秒的探测技术，已经被广泛应用于一些不可逆或难以重复超快动态场景的实时可视化，是人类理解各种瞬态物理、化学和生物现象的关键技术。其中，压缩超快成像（CUP）技术通过结合压缩感知原理与条纹成像技术成功将成像速度突破至百万亿帧/秒的量级，成为单次多幅超快光学成像领域不可替代的有力工具。然而，该技术工作在连续时序偏转模式下，通常是几十至数百帧的动态场景被压...

中红外成像可获取目标辐射温度与化学成分等独特信息，在生物医学、材料科学及环境监测等领域具有广泛应用。长期以来，发展大视场、高分辨、高灵敏的中红外成像技术都是红外测控领域追求的目标，为满足高通量、低照度等极端场景的应用需求提供关键支撑。目前，中红外探测与成像器件受限于使用的窄带隙半导体材料，通常需要低温制冷抑制较为严重的暗电流与背景噪声，实现室温下高灵敏中红外成像仍颇具挑战。在此背景下，上转换探测技...

深入理解和精确控制化学反应是人类探索自然界的重要目标之一，而这需要对化学反应在分子层面的微观机制有深刻的认知。以最简单的双分子反应为例，其反应速率、路径和产物在很大程度上依赖于分子内部原子核的动力学行为，主要包括平动、振动和转动。因此，研究分子的核运动在如何影响双分子反应的动力学，不仅是深入理解化学反应本质的关键，还为实现反应的精准调控奠定了基础。此前的研究表明，动力学同位素效应(Kinetic Isotope E...

电磁波在介质中的传播通常具有互易性。但是，在磁光材料中，当施加外加磁场时，电磁波的时间反演对称性被打破，从产生非互易性。这种光学非互易性在材料边界上展现出更多丰富的物理现象。例如，在磁场作用下，表面等离激元可以实现单向传播，光子晶体在磁场中也能形成具有拓扑特性的单向边界态。作为玻色子的光子遵循玻色-爱因斯坦分布。在互易系统中，热平衡态下沿相反方向传输的光子布居数相等，因此能流相互抵消。在非互易系统...

激光场诱导的纳米等离子体因其伴随的壮观物理现象而引起了科学界和工业界的极大关注。激光驱动纳米等离子体研究对于惯性约束聚变、超快微纳加工、实验室天体物理、小型离子加速器、X 射线辐射源和基本粒子物理等许多方面都具有重要意义。目前可控的粒子束源都是通过磁场调制和靶结构设计实现对传播带电粒子的有效约束，设施极为复杂昂贵，需要国家级重大项目工程支撑建设。光场与纳米结构相互作用下蕴含着奇特的物理特性，与微观原...

微腔激子极化激元做为一种半光半物质的玻色准粒子，能够在高温甚至室温下实现玻色爱因斯坦凝聚。由于光子之间相互作用较弱，光子开关、逻辑门等器件功能一直面临着调控效果欠缺的缺陷。而激子极化激元体系恰恰弥补了这一不足。该体系既具有光子成分超快响应的特性，又由于激子成分的存在使得粒子间相互作用强，因而呈现出较高非线性，能够实现高效调控。这种独特的物理性质和微腔系统便于集成的特点使得激子极化激元体系成为实现光...

多维相干光谱技术具有揭示原子、分子及凝聚态等物质内部能级结构，表征飞秒时间尺度上量子跃迁路径、纵向横向布居弛豫、多能级能量转移等超快动力学过程的能力，是当前可实现物质静态和动态信息测量的光学手段之一，可应用于量子信息存储、蛋白组学和代谢组学分析、半导体材料光激发能级带隙和缺陷结构动力学研究等领域。多维相干光谱技术起源于核磁共振技术，采用多束相位相关的超快激光取代射频电学激励信号，有序激发样品，实现...

中红外探测技术在环境监测、天文观测、生物医学和安防预警等领域有着广泛应用。相对于可见光波段，中红外光子能量较小，相应的光电探测器通常采用碲镉汞、锑化铟等窄带隙半导体材料。常温下，红外探测器受限于严重的暗电流与热噪声，其噪声等效功率一般在pW/Hz1/2量级，灵敏度远远无法胜任光子稀疏的应用场景。长期以来，研究者致力于发展灵敏度更高、噪声更低的红外探测技术，以满足极弱微光照度下红外测控的迫切需求。近年来，红...

晶体管，这一电子元件已渗透到生活的各个角落，堪称现代科技领域最具影响力的发明之一。随着计算机能力的持续发展，以及对量子信息处理等前沿技术的探索，科研人员正致力于发掘纳米管、分子乃至原子等微小实体的开关与放大潜能。在众多的信号载体中，光子因其卓越的抗退相干的鲁棒性而备受青睐。然而，当在纳米尺度上传统非线性材料失效时，对光子的操纵便遭遇了严峻挑战。目前，单光子源(SPE)对光子信号的操纵仍然难以捉摸，并且...