阿秒钟技术作为目前阿秒测量的四类主要谱学技术之一，提出了利用近圆偏振的超短飞秒激光脉冲，将单周期隧穿电离投影到360˚空间平面内，实现阿秒分辨的方案。这项技术被首先应用在原子电子隧穿时间及隧穿位置的精准测量中，隧穿过程作为许多强场机制中的第一步过程，也是阿秒探测技术的第一步过程，对隧穿过程中电子的超快动力学行为的精确描述，为我们揭示光与物质相互作用、理解强场现象的物理学本质以及进一步提升阿秒探测技术具...

1975年，数学家Benoit Mandelbrot首次提出“分形”一词，并由此诞生了一门新的学科-分形几何学。Mandelbrot将分形定义为“分形是局部和整体以某种方式相似的形状”。分形在自然界中的一个典型例子是西兰花，西兰花每一个分支和整体的形状都是相似的；虽然分形最初只是一个数学概念，但已经在众多系统中被观察到，例如材料学、生物学、神经学、电路、网络、地理和股票价格波动等。2000年，光学孤子和分形之间的联系在理论上被建立起...

手征费米子理论上可以存在于所有奇数维度。作为一种无质量手征费米子，外尔费米子具有开放费米弧、三维外尔轨道、手征异常等奇异量子现象，并已在三维外尔半金属中被广泛研究。教科书中的外尔方程总是从一维出发，再推广到我们熟悉的三维甚至更高维度。可见，一维外尔费米子，作为外尔费米子最低维度也是最简洁的形态，具有重要的研究价值，但尚未在实验上被发现。在本研究工作中，袁翔课题组设计并实现了一系列由强磁场调控的拓扑...

涡旋光束所携带的光学轨道角动量具有高自由度的特性，能够作为信息传输的载体，在光通信领域具有重要应用价值，是当前光物理研究的一个前沿和热门领域。随着海量数据传输，云计算和人工智能等新兴领域的出现，传统的通信方式所提供的信道容量具有很大的局限性。而光学轨道角动量的识别分辨率直接决定了对通信容量的提升程度。例如，涡旋光束的相邻拓扑荷数的间隔为0.01，则对于某一个具体的OAM拓扑荷，分数OAM模式的数目比整数OAM...

 基于反斯托克斯荧光机制的全固态光学低温冷却器在要求无振动和高可靠性的低温冷却领域有广泛的应用，如用于红外探测的HgCdTe传感器，超稳定激光器的硅单晶光学腔，和高分辨率电子显微镜的样品等。在实现这些有前景的应用之前，开发适合光学制冷机的激光冷却级材料是非常重要的。与非晶态玻璃材料相比，晶体材料具有更小的非均匀展宽和更大的光学吸收系数。氟化物晶体在各种晶体基质中最受关注，主要是由于其优良的低声子能量...

超短脉冲半导体激光器具有低成本、高集成度、操作简单等优点，应用前景广阔。半导体脉冲激光通常采用锁模、调Q或增益开关技术来实现。其中，增益开关技术通过直接调制半导体激光器的光学增益来精确控制激光脉宽，是一种最简单且行之有效的方法。近年来的研究表明，增益饱和非线性行为以及激发功率依赖的载流子复合过程对激光输出特性具有重要影响。然而，传统的半导体激光器速率方程模型并未考虑这两种效应，需要进行理论修正和模...

最近，实验室黄国翔课题组提出了利用超冷里德堡原子气体作为非局域非线性光学介质产生高维弱光孤子分子并实现其主动操控的理论方案，并获得了若干重要的研究结果。  里德堡原子是指主量子数大的高激发态原子，具有半径与电偶极矩大、寿命长、相互作用强等特点。利用激光冷却技术可以将里德堡原子气体冷却至极低温，从而可实现很长的相干时间和很大的原子-原子相互作用。特别是，利用电磁感应透明 (EIT) (图1)，不仅可有效抑制...

多组份纠缠是构建量子网络的重要资源，它使得实现多用户量子信息协议成为可能。然而，当在复杂环境中分发时，多组份纠缠对复杂环境引起的噪声和损耗很敏感，因此在实际应用中不可避免地受到退相干的影响。因此，迫切需要解决复杂环境引起的多组份纠缠退相干问题。贝塞尔光束是亥姆霍兹方程的一类传播不变解，由于其独特的特性，受到了越来越多的关注。贝塞尔光束因其具有自修复的特性，即被障碍物遮挡后贝塞尔光束可以重建其强度和...

孤立的单个分子可以忽略周围环境的影响，不受任何阻力地自由转动。然而，当分子处于液体环境中时，溶剂分子紧密围绕在样品分子周围并能够减缓样品分子不同自由度的运动，即对样品分子运动产生阻力。有一种特殊的液体，在临界温度以下时，将由常规流体转变为超流体，能够完全无阻力地流经极细的管道或狭缝，表现出零阻尼的超流特性，这种液体就是液氦。过去的一个多世纪中，对超流的研究已经诞生了七位诺奖得主，直到今天，超流依然...

量子信息科学包括量子精密测量、量子通信以及量子计算三大领域，其旨在利用量子资源，实现高安全性、高保真度以及高容量信息处理方式。与量子隐形传态和量子密集编码协议一样，纠缠交换协议也是量子信息科学中最重要的协议之一。由于利用纠缠交换协议可以使得两个没有直接相互作用的粒子发生纠缠，其被认为是实现量子中继构建量子网络的核心单元。纠缠交换协议自1993年首次在理论上提出以来，受到了量子信息领域的持续关注，在分离...

极紫外阿秒光源以其超短的时间尺度为探究物质内原子核、电子的超快动力学行为提供了一把精密测量的标尺，其中，光电子波包出射时间延迟（相移）是研究电子超快行为的核心问题。随着阿秒精密测控技术，如阿秒钟、双光子干涉的阿秒拍频重构技术(RABBITT)及阿秒条纹相机的发展，目前国际上已经报道了原子、分子以及凝聚相体系内光致电离过程中的光电子延时信息，但是对于连续态电子波包单个分波振幅与延时的测量与调控依旧是一个巨大...

雾中高分辨成像技术对于大雾天气的交通安全发挥着至关重要。受限于浓雾严重的衰减和散射噪声，传统的可见光成像在浓雾中无法获得有效图像。毫米波浓雾穿透性好，是雾中成像的主要技术途径，但是毫米波成像分辨率低，无法满足应用需求。激光成像是一种主动成像技术，可以借助调制光源和探测器，抑制噪声干扰，是浓雾和水下极有潜力的高分辨成像新技术。激光成像通常采样窄时间窗口或者窄波束（小视场）扫描方法抑制高散射介质中背向...

光学显微镜作为一种重要工具，将人类的视野拓展到微观尺度，能够观测细胞内部结构和生化过程，极大地促进了生物、医学等领域的发展。然而由于光学衍射极限的限制，常规光学显微镜的空间分辨率只能达到200 nm，难以观测亚细胞器尺度的精细结构。为了打破光学衍射极限的障碍，研究人员已发展出多种超分辨显微技术。比如，受激辐射损耗显微技术（STED）将荧光分子的受激辐射损耗与扫描共焦显微镜相结合，通过抑制环形区域荧光发射同时...

二维半导体通常存在自由电子和缺陷或杂质束缚的局域电子。过渡金属硫族化合物（例如MoS₂）单层二维半导体由于受强自旋-轨道场的影响，其电子自旋不绕外加横向磁场做进动。而局域电子不受自旋轨道场的影响，自旋产生进动且进动频率与磁场强度成正比。两种电子通常具有不同的自旋弛豫过程和弛豫机制。在单层二维半导体的研究中，相较于自由电子，基于局域电子的自旋相干动力学的报道较少，其内在自旋弛豫过程和机制还未获得深入研究...

光放大器作为全球光波通信网络的核心组件，其小型化和集成化一直是人们梦寐以求的目标。近二十年来，随着集成光子学的快速发展，科学家们利用集成光波导不断构建低功耗和高稳定性的光放大器。但受限于基底材料和导波模式，集成光波导放大器相比于发展成熟的光纤放大器在输出性能上还有待提升。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...