1999年的诺贝尔化学奖颁给了A. H. Zewail教授，他利用飞秒泵浦探测技术，通过“慢动作”观测化学反应中的原子分子运动状态，从根本上改变了人们对化学反应过程的认识。以此为基础，在超高时间精度上对化学反应进行控制是科学家的共同目标，这将对分子可控合成、医药、生物、能源等领域的发展产生深远影响。碳氢分子在日常生产生活中应用相当广泛，对碳氢分子中C-H键和C-C键的超快操控是几十年来的...

     原子分子内处于束缚态的电子受到强激光场的作用会发生隧穿电离，成为自由电子。1993年，加拿大Corkum教授提出 “三步模型”，指出自由电子在激光场作用下加速后有一定的概率返回母核发生重散射，其在光场中加速获得的能量以高能光子的形式释放，产生高次谐波，是当前阿秒光科学研究的重要基础。        电子的重散射行为对研究多电子原子分子体系中的电子关联性...

       锥形交叉点作为联结两个激发态势能面的简并点，广泛存在于多原子分子的光化学和光生物过程中。由于该点的存在突破了波恩-奥本海默近似，那么势能面之间的强耦合作用会导致一些超快的电子和振动弛豫动力学的发生。由于电子与核运动之间存在较强的振动耦合作用，通过探测电子波包的振动相干性研究锥形交叉点附近非绝热量子动力学现象则成为一种可靠的方法。光致异构化反应中往往存在锥形交叉点，所以成为...

       表面等离激元，由于具有非常紧凑的空间局限性和非常高的局域强度，有望在微纳结构加工领域突破传统光刻技术的衍射极限，目前已成为国际上的研究热点之一。实验室印建平教授研究小组从理论上提出并论证了基于表面等离激元干涉场的二维表面光学晶格，并展示了它在纳米尺度的分子沉积上的重要应用。通过在石英基底上布置简单的银膜结构，并通过一束激光激发，即可获得具有不同结构的光学晶格场。通过具体...

       宇称-时间对称（parity-time symmetry）系统的研究在非厄米量子力学、开放量子系统、量子信息与计算、以及精密测量等领域有重要的应用。我们知道，量子力学公设中有一条要求描述系统能量的哈密顿量H必须是厄米的。满足这个条件的哈密顿量会确保系统的演化是幺正的，且哈密顿量的本征值（即系统的能量本征谱）都是实数。然而，哈密顿量的厄米性是一个充分条件，而非必要条件。1998年，美国华盛顿大学的&...

       近年来，有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLEDs)由于具有超薄、重量轻、色彩亮丽、高分辨率、可大面积柔性显示等独特优点，作为新一代显示技术正快速崛起，并展现了非常广阔的应用前景。然而，开发具有高发光效率的新型OLED材料一直是本领域所面临的技术瓶颈。以有机热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)为代表的新一代OLED材料由于其理论上可以实现高达100...

       量子网络的构建对实现量子信息处理有着极为重要的作用，也是量子计算机中的重要组成部分。量子网络一般需要制备多个模式之间的量子纠缠。然而，传统的量子纠缠源和量子网络方法一般难以扩展到多模式，并且网络的连接方式一旦构建就难以改变。实验室和巴黎高师联合培养博士研究生蔡寅（第一作者）与徐信业教授以及巴黎高师 Lab. Kastler Brossel 实验室 Nicolas Treps 和 Claude Fabre教...

分子内的电子运动在化学键的形成与断裂过程中扮演着重要的角色。利用超短激光脉冲操控分子解离过程中的电子运动，可以实现分子化学键的定向断裂，进而能够实现对化学反应的控制。随着超快激光技术的发展，科学家发现利用载波包络相位稳定的周期量级飞秒脉冲以及相位可控的双色激光脉冲可以对分子解离过程进行直接控制。近年来，超快激光场中的分子定向解离引起的分子化学键不对称断裂一直是人们研究的热点之一。超快强激光场作用下...

   稀土掺杂上转换纳米晶是一种能够将两个或多个较低能量的红外抽运光子转换成一个较高能量的紫外或可见输出光子的发光材料，在太阳能电池、生物成像、显示等领域具有广阔的应用前景。然而，受限于稀土离子禁戒的4f轨道跃迁,其上转换效率较低。因此，寻找有效的方法来提高稀土掺杂纳米晶的上转换发光效率十分重要。利用贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应来增强稀土掺杂纳米材料的上转换发光效率是一种有效的途径。其...

光电子电离是光与物质相互作用中最基本的物理问题之一，在极端时间尺度上，探究光与物质相互作用一直是物理学家的梦想。2010年，德国MPQ 的F. Krausz 教授首次在氖原子中实验测量到2s/2p 电子吸收高能单光子电离时，存在21阿秒(10-18秒)的辐射电离延时，证明光电子辐射不是一个瞬时的过程，掀开了原子分子强场动力学探测的新篇章。相比单光子电子电离延时，2014年美国JILA 的Andreas Becker 教授理论预测，氦原子双光子吸收电离过...

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...