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...

随着光电子学和纳米技术的迅速发展，纳米尺度光电材料与器件的研究成为突破传统微电子器件摩尔定律的重要方向。纳米光电器件的电光转换及相互作用本质，成为近年来的研究热点。功能性纳米结构的构筑及其电光性质的研究能够为纳米尺度光电器件的集成及其物理机制提供理想的参考模型。扫描隧道显微镜（STM）与光学检测技术的结合是研究纳米尺度电光行为、表征原子分子尺度实空间形貌、电子态、局域光谱的重要手段，STM诱导发光研究（...

    只有实践没有理论就像是水手在航行时没有舵和指南针，永远不知道该驶向何方，而简单小巧的指南针能够在海洋风暴中提供精确可靠的导航。随着计算机技术的发展和量子理论的建立，密度泛函理论(DFT)正扮演着这样的“指南针”角色 ，由于其具有简便、高效、精确、直观和易于理解等优点，被广泛地应用于物理、化学、生物和材料等领域中，也因此获得了1998年的诺贝尔化学奖。在DFT基础上发展的线性响应含时密度泛函理...

    作为国际上的热点研究领域表面等离子光子学“Plasmonics”的重要分支，表面增强拉曼（SERS）因为能够提供检测分子的指纹信息，一直备受大家关注。近年来，随着纳米技术的发展，球型、棒型、星型、金字塔、立方体等不同形貌的纳米结构都被制备出来并用于表面增强拉曼光谱检测。但是纳米结构对检测分子吸附方法的创新不多，主要通过金属—巯基、静电吸附、范德华力等作用来实现，所以需要针对具体检测分子来设计SE...

测量是物理学的核心，不断提高测量的精度一直是物理学家的追求，也是物理学中永恒的话题，然而量子力学中最基本的不确定性原理限制了物理量测量的精度。量子精密测量就是要利用量子力学的基本规律寻求更精密的测量手段。光学干涉仪是实现精密测量的有利工具。自从迈克耳逊干涉仪发明以来，科学家一直在寻求更精密的测量手段。一种使干涉仪灵敏度突破标准量子极限的思路是通过改变光学干涉仪的硬件结构，例如用非线性过程来代替传统...

1976年，法国的P. Agostini 教授在氙原子体系上，首次用超强皮秒激光脉冲测到6光子相干吸收产生的光电子能谱，掀开了原子分子强场物理的新篇章。在多光子阈上电离中，原子分子中的外层电子，通过同时相干吸收多个光子克服电离势的束缚，跃迁到自由态，在动量空间传播与原子核相互作用表现出丰富的结构，记录了原子分子的瞬时结构信息。关于分子内原子核运动对其多光子电离的研究，由于实验技术的限制，主要集中在理论预言。2013年...

    单光子探测技术将传统的光信号探测灵敏度提高2-3个数量级，结合时间相关单光子符合计数方法，可以将探测灵敏度提高至量子极限。NASA研究人员提出LIST方案，计划产生线性排列的1000束激光光束，实现星载高精度大幅宽激光三维成像，该系统具有重要的战略意义。但是，传统的光电探测技术无法支撑LIST方案所需的激光载荷。单光子探测技术是目前实现大幅宽星载激光三维成像雷达的最有效的途径，NASA先后在ICESat-1和...

项目简介：原子光学是一门原子分子物理与光学物理交叉的新兴科学。自1975年Hansch等人提出激光冷却原子的思想以来，激光冷却、囚禁与操控中性原子的理论与实验研究取得了一系列重大进展和丰硕成果，使得激光科学、量子光学和冷原子物理等发生了历史性变革，促进了原子光学的快速发展，并获得了三次诺贝尔物理学奖。本项目抓住这一学科发展机遇，在原子光学领域潜心耕耘，研究了冷原子/分子操控新方法，创建了空心光束与暗束原子光...

超冷旋量原子气体在量子仿真以及精密测量中有重要的作用。微波是超冷旋量气体检测和操控的重要研究工具，然而旋量气体对微波场传输的影响（即磁局域场效应）迄今无人研究。我们在国际上首次发展了微波和超冷旋量原子气体的磁局域化理论，发现旋量气体动力学和微波场的传输耦合在一起，形成微波-旋量原子气体混合体系。进一步研究了该一维混合体系的动力学，发现磁局域场效应引起的原子间等效相互作用具有局部排斥，长程吸引的特征...

图：通过飞秒脉冲整形技术实现超快电子脉冲自压缩的原理示意图时间和空间上实时观测原子运动对于自然科学研究有着非常重大的意义，而超快电子衍射(UED) 技术同时具备飞秒激光脉冲的高时间分辨特性和电子衍射技术的高空间特性，可以为实时观测原子级分辨尺度物质的结构变化提供一种有效工具。电子间的空间电荷效应是影响超快电子脉冲宽度的重要因素，我们提出一种飞秒脉冲整形技术来实现超快电子脉冲自压缩方法，正啁啾飞秒激光脉冲...

图：实验装置示意图采用聚焦粒子束注入的方式获得SiV色心阵列，形成空间可控的SiV色心制备方法，制备获得的单一SiV色心，色心产生效率为15%。由于粒子注入深度较浅，可获得较高的光子收集效率，SiV色心亮度与之前报道相比高2个量级。SiV色心单光子源发射波长在737 nm，线宽为3 nm，荧光寿命小于1 ns，单光子产生速率150 kcts/s。SiV色心单光子源发射波长处于近红外波段，光谱线宽窄，有利于提高量子保密通讯系统信噪比，而且，SiV...

图：瞬态分子高分辨光谱测量装置图碘离子I2+的近简并能级可以用于测量a与μ常数的变化。I2+的光谱研究自1984后一直没有较大进展。通过测量A2Π3/2 -X2Π3/2子带系吸收光谱，我们获得了X2Π3/2的精确转动常数与分子平衡核间距。这是目前关于I2+分子离子转动能级结构的最精确报道。利用我们的数据做的计算表明，I2+光谱对a的增强系数Ka系数到107，对μ的增强系数Kμ系数达到106。

    图：研制的远程中继再生放大传输及82公里光纤激光相干接力传输的实验装置图    实验室马龙生教授研究团队将研制成的1.5微米波长、0.3赫兹线宽的稳频激光在32 km城市通讯光纤系统中进行传输，通过主动抑制光纤传输位相噪声，实现激光相干传输。经测试，该系统中由光纤传输引入的频率不稳定度为3.5×10-17(1秒平均时间)和3×10-19（10000秒积分时间），传输系统的附加线宽小于1 mHz，输出光的绝对...