近年来兴起的“Photochemistry”和“Optochemistry”，都是围绕光和物质之间的相互作用开展研究，但其涉及的相互作用机制和所诱发的物理化学过程有所不同。 “Photochemistry”（以下称为“光子化学”）中，主要是利用光的量子特性，即光子能量被逐个吸收，进而激发分子内的电子到能量更高的激发态。而“Optochemistry”（以下称为“光化学”）中，则充分利用激光的量子和波的特性，在亚周期时间尺度调控化学反应过程。随着超快激...

精密测量物理在操控与测量原子方面取得前所未有的精度，不仅带来一系列重大科学发现，也推动了时间-频率精密计量技术的迅猛发展，但分子谱测量不仅在原理方法上而且在技术仪器上都严重滞后，提升分子谱测量精度已成为本世纪非常重要的科学目标。以高精度光学频率测量为基础的高分辨频谱标识被局限在狭小的频带区间。即便如此，常规的高分辨光谱测量方法仍无法规避分子多普勒加宽效应，高精度频率测量不能有效地转化为对分子谱线的...

中红外（2.5-25 μm）波段能够覆盖复杂分子的振动和转动能级跃迁，揭示多种分子的基础吸收带和复杂化合物独特的光谱特征。因此，高效分析工具——超灵敏中红外光谱探测，成为智能生化传感、新兴材料研究、环境气体监测、高精度医学层析成像等领域的重要测量手段.近年来，随着非线性频率上转换技术的进步，基于频率上转换的中红外光谱探测技术表现出显著的科研潜力。该技术利用强泵浦光场作用于非线性光学材料，将中红外光子耦合转换...

加速度计作为弱力探测器已经得到了广泛的应用，尤其是在惯性导航、陆基资源勘探和地震监测等领域。加速度计有多种类型，包括电容式、压电式、隧道电流式、热感式和光学式。几乎所有类型的传感器都使用质量弹簧阻尼系统作为位移传感器。这种加速度计的性能高度依赖于位移传感器的制造技术，这直接限制了测量带宽、品质因子和噪声水平。在众多加速度计中，光学加速度计以其高灵敏度而备受关注。然而，此类加速度计的灵敏度原理上受限...

高效率半导体多结太阳电池因具有转换效率高、使用寿命长、抗辐照性能好等优点，具有广阔的应用前景。然而由于晶体生长过程中多元半导体材料间的晶格失配以及器件制备过程中所采用的特定工艺，多结太阳电池中通常会引入缺陷。缺陷不仅会导致多结电池的空间非均匀分布，更严重损失多结电池的转换效率。目前针对太阳电池缺陷的研究主要集中于单结太阳电池，而多结电池中由于各个子电池之间存在复杂的耦合特性，针对缺陷的研究更为困难...

量子纠缠是量子信息的重要资源。前期，基于光与原子系综的非线性相互作用，荆杰泰教授课题组已经在连续变量体系里产生了一系列光学轨道角动量模式复用的量子纠缠，然而这些模式在空间上重合在一起，要想实际使用这些模式组建量子纠缠网络，就必须发展光学轨道角动量模式分离器，把这些光学轨道角动量模式在空间上分别提取出来。基于这一研究思路，近期，荆杰泰教授课题组提出并实验实现了一种基于光学轨道角动量模式分离器的多用户...

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...