半导体量子点中局域的电子自旋态有利于固态量子信息处理。室温下，胶体量子点系综具有相对较长的自旋相干寿命。相比于分子束外延量子点，胶体量子点制备价格更加廉价，形状、尺寸和结构更加容易控制。胶体量子点较大的比表面积对其光电性质有着巨大的影响，在过去的研究中也暗示着量子点表面状态会对其中电子自旋的性质有影响，但是目前还远没有系统的研究这一问题。CdSe胶体量子点的电子自旋相干动力学通常存在两个...

        在能量转移过程中，敏化剂离子吸收一个或多个光子，并被激发到更高的能级，然后将它的能量转移到受体离子，最后受体离子被泵浦到更高的激发态。能量转移过程作为稀土离子掺杂发光材料的一种有效发光方式，在很多领域有着广泛的应用，如彩色显示，生物标签，新型光源等。        Tm3+/Yb3+共掺材料作为一种常见的能量转移体系已经被广泛研究。由于Y...

一般飞秒脉冲在光纤中传输以后由于自相位调制其光谱会展宽。自参量放大是一类反常的非线性现象，该现象是指带负啁啾的超短脉冲在正常色散光纤中传输后其光谱宽度会变窄。这一反常非线性现象对设计高光谱亮度的飞秒光纤激光器具有重要意义，然而这一现象和激光器的边界条件相违背。如何在激光器中激发这一非线性现象是一个难点。       实验室曾和平教授团队通过理论和实验首次发现通过同时管理激光...

1916年，德国天文学家史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个严格解。此解表明，若将大量物质集中于空间某一小区域，则任何物体一旦进入该区域也将无法逃逸。这种奇妙的天体后来被美国物理学家惠勒命名为“黑洞”。由于黑洞的引力极强，似乎不可能存在任何辐射现象。然而，1974年英国物理学家霍金结合广义相对论和量子力学导出了一个非常重要的理论结果，即黑洞表面可能存在电磁辐射（后来被命名为霍金辐射）。但是要想在真...

超窄线宽稳频激光具有频谱分辨率高、频率稳定度高、频率噪声低的特点，它是原子光钟、高分辨光谱、引力波探测、低噪声微波源和光学频率合成器等研究的关键器件。窄线宽稳频激光的性能决定了光谱的分辨率、精密测量的精度与灵敏度以及频率合成的噪声水平，因此国际上许多研究小组正不断努力提高稳频激光的性能：利用室温下30-40 cm长的光学参考腔已获得频率不稳定度在1×10−16的窄线宽激光（1秒平均时间），这些激光的性能受限于室...

        激光冷却技术的发明与成功应用使得里德堡原子的研究进入了一个崭新的发展时代。超冷里德堡原子具有的若干优点（特别是原子之间的长程相互作用在十一个数量级范围内主动可调），使得其在精密光谱与精密测量、量子计算与量子信息处理等的研究提供了强有力的平台，也为量子非线性光学的研究开辟了新的方向。由于其丰富的物理内涵及潜在的应用前景，实现稳定的高维非线性光脉冲（也称为时...

近期，实验室荆杰泰教授团队在量子精密测量领域取得重要进展。荆杰泰教授团队在实验上利用干涉（Interference）效应，在连续变量量子体系中实现了两光束间以量子压缩(Quantum Squeezing)表征的量子关联的增强。该成果发表在国际物理学重要学术期刊Physical Review Letters 123, 113602 (2019)。量子压缩是一种非常重要的非经典效应，它与量子物理中的“不确定性原理”密切相关，因此对于量子物理的基础研究具有重要的科学价值。同...

近期，实验室荆杰泰教授团队在量子信息领域取得重要进展。该团队利用光学轨道角动量自由度，在实验上实现了一种光学轨道角动量复用的连续变量量子纠缠体系，该成果发表在国际物理学重要学术期刊Physical Review Letters 123, 070506 (2019)上。近年来，量子信息领域发展迅速，其中量子纠缠是非常重要的量子资源，提高量子通讯体系中的纠缠容量，从而提高量子通讯的信道容量对于实现大尺度量子信息网络至关重要。一方面，复用（Mult...

     AGB星是演化到晚期的恒星。它们以星风的形式不断向其星周抛射气体分子和尘埃，形成一个致密而温暖的星周包层，是宇宙中著名的“分子工厂”，尤其是距离地球最近的富碳AGB星IRC+10216。迄今为止，太空中已发现约200种星际分子，其中一半以上都可以在IRC+10216这一颗AGB星的星周探测到。近年来，AGB星周分子的相关研究引起了越来越多的科学关注。近日，实验室杨涛研究员与美国加州大学伯克利分校、美国夏威夷大...

激光诱导分子取向在许多领域有着非常重要的应用，例如X射线自由电子激光衍射成像。固体具有规则的晶格结构，因此可以直接利用X射线衍射实现结构成像，但是气体分子由于无规则的热运动，平均效应会导致衍射图像的模糊，因此需要先将气体分子空间三维取向才能进行成像。同时，气体分子空间取向在产生高次谐波、分子轨道全息、光化学反应操控等方面也有着非常重要的应用。对于简单的线性分子，利用一束线偏振的飞秒激光脉冲可以使得分...

 超快强激光作用下，原子或分子内的束缚电子将从光场中吸收光子能量发生电离。根据激光强度的不同，电子的超快电离可以理解为多光子电离或量子隧穿机制。近年来，研究人员发现在强激光场作用下电子有一定的概率不被电离而被囚禁在里德堡态，形成稳定的中性里德堡原子分子。经过不断的科学探索，研究人员提出强激光诱导里德堡态激发的物理机制与原子分子电离机制类似，可以用多光子共振激发或受挫量子隧穿图像来解释。多光子共...

光学干涉仪是计量学的基础，它为精确相位测量做出了巨大贡献。 然而，随着光学干涉仪的发展，人们认识到传统干涉仪的相位灵敏度有其自身的经典极限，称为标准量子极限，由数值1 /来刻画，其中是干涉仪内部的光子数。量子计量学研究量子力学如何影响测量系统并使其超越标准量子极限成为可能，这对现代度量学带来了巨大的促进作用。近期实验室荆杰泰教授研究小组使用原子蒸汽中四波混频过程作为非线性SU（1，1）干涉仪，通过直接强度...

冷分子在精密物理常数测量、高分辨光谱、冷碰撞、冷化学等领域具有重要的应用价值。过去几十年，科研工作者对冷分子的研究兴趣一直非常浓厚，在理论和实验上开展了大量的研究，相继提出并发展了一系列制备和操控冷分子的方法和技术方案。由于分子能级结构和属性的复杂性，每一种方法均有其适用范围的局限性，因此探索冷分子制备和操控新原理和新方案的努力从未停止。最近，实验室的冷分子小组提出了一种超声分子束光电复合场减速及...

近几年来，人们对YAG晶体中Ce3+离子的电子自旋研究产生了很大的兴趣。光学泵浦可以初始化Ce3+离子4f态与5d态的电子自旋。时间分辨的法拉第旋转光谱表明5d态的电子g因子是近各向同性的。很多研究表明电子自旋与27Al核自旋之间的超精细相互作用是4f态与5d态电子自旋弛豫的主要机制。然而，对于4f与5d不同壳层的电子而言，电子自旋与核自旋之间的超精细相互作用的性质是否相同还不明确，在超精细耦合强度以及局域超精细场分布宽度等问...

单束飞秒激光在材料表面制备周期条纹在材料表面改性方面具有广泛的应用，如宽谱强吸收，发光增强，表面着色和浸润性调控等。半个世纪以来，单束激光在材料表面诱导周期条纹结构的机制一直是令人困惑的问题。人们提出了几个模型，如表面散射波模型，自组织模型与表面等离激元（SPP）模型等解释周期条纹的形成机制。SPP模型很好地解释了飞秒激光脉冲在半导体表面诱导周期条纹的机制，但无法解释SPP非常强的金、银表面形成条纹的周期...