中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖了地球大气多个透射窗口，实现超灵敏中红外探测在天文、材料、医学、航天等领域都有重要应用。由于中红外光子能量较小，硅基探测器对其无法直接响应，通常需要采用带隙更小的碲镉汞、锑化铟等半导体材料。然而，所制备的红外探测与成像器件存在较为严重的暗电流与热噪声，一般需要低温制冷提升探测灵敏度。长期以来，实现单光子水平的中红外成像是红外测控领域极具挑战的前沿热点。近年来，频率...

Pancharatnam-Berry（PB）超表面由二维平面上取向周期性旋转的各向异性人工纳米原子组成，将能革命性地替代传统的大型光学器件。基于超表面可以实现光的波前控制，涡旋光束产生，全息成像和信息加密等功能。由于超表面上的纳米原子能实现非线性信号，如二次谐波，三次谐波和四波混频信号的响应增强。超表面的运用范围已经从线性响应拓展到非线性响应。        通过设计PB超表上的人工纳米原子...

2021 年诺贝尔物理学奖被授予“对我们理解复杂系统的开创性贡献”。实际上复杂系统还没有统一的定义，诺奖的网站上对什么是复杂系统的描述比较具有概括性：“物理学家已经对它们进行了几个世纪的研究，由于具有大量的组成部分，或者受偶然性支配，因此很难用数学来描述复杂系统。它们可能是混沌系统，诸如天气系统，初始值的小偏差会导致后期的巨大差异。”涡旋光束在自由空间中传输时受到大气湍流的影响而产生相位畸变，光强分布...

许多新兴应用需要具有精确定制的时间和光谱特性的超快激光器，而通过试错法反复试验来获得目标光场很难满足实际应用需求。最近，通过应用先进的算法工具和自适应反馈控制系统，寻找真正自我优化的超快激光器取得了很大的进展。例如，通过遗传算法可以实现飞秒孤子脉冲的自动化产生，不再需要人去手动调节激光器参数。然而，现有的机器学习算法毫无例外地只能用于参数不变的飞秒孤子激光器的控制，并不适合于诸如呼吸子之类的重要的...

        作为一种具有螺旋形波前结构的特殊新型光束，涡旋光束已经在光学通信、显微成像等领域得到了无数的应用。当两束具有不同拓扑荷数的涡旋光束相互叠加时，由于干涉将导致特定的空间结构分布，产生一种新的同时在相位和强度上都具有螺旋结构的光场，这种光场类似于弹簧结构，如图1(a)所示，因此被称为光学弹簧。基于光学弹簧的独特性质，利用超短激光脉冲产生的以吉赫兹或太赫兹高速旋转...

半导体量子点电子自旋有着非常复杂的弛豫过程。随着量子点尺寸的改变，在不同的自旋弛豫机制下自旋弛豫时间可能增长也可能减短并具有不同的函数依赖关系。研究自旋动力学的尺寸依赖有助于更好地认识自旋弛豫机制及其影响因素。CdSe和 CdS胶体量子点的自旋动力学通常存在两个具有不同进动频率的自旋组分；这两个组分的自旋弛豫机制也可能存在很大区别。在零磁场、纵向磁场或者较弱的横向磁场下这两个自旋组分相互纠缠，难以区分。胶...

飞秒激光光场与微纳体系的极端相互作用在激光精密加工等领域中发挥着至关重要的作用。当前，激光精密加工能够实现微纳尺度的精细控制，加工过程涉及极为复杂的相互作用。入射到微纳结构上的强激光场诱发表面等离子体，入射光场与表面等离子体波之间发生耦合，在限域空间内产生局域场增强效应，进而诱导纳米材料自身以及吸附于表面的分子发生超快电离。表面分子的预先电离结合电子碰撞等行为可能诱发纳米体系的进一步电离，产生大量...

超快激光诱导周期性表面结构可以有效地调控材料特性，在表面着色、大面积光栅、双折射光学元件、光存储和表面润湿性等方面具有广阔的应用前景。调控和高效制备规则、均匀、深的亚波长周期条纹是实现这些功能的关键。目前，在加工规则且均匀的LSFL过程中主要存在以下三个挑战：增强周期性能量沉积、减少烧蚀剩余热、避免碎屑的沉积。贾天卿教授研究团队基于4f结构零色散脉冲整形系统，利用周期性π相位阶跃调制，将傅里叶极限脉冲整...

分子键合理论中，价电子游离在分子内原子之间从而被认为是非局域的；而内壳层电子与分子内原子紧密结合从而被认为是局域的。借助同步辐射和X射线自由电子激光器等先进光源，探测原子或分子的内壳层电子空穴已成为现实，这主要是由激光脉冲的光子特性决定的。另一方面，当激光脉冲振荡电场的强度与分子的库伦场相当时，脉冲的光场特性则可以打破分子中价层电荷分布的静态平衡，从而导致价层电子空穴局域化。目前已有一些理论提出了...

形状共振是电子-分子散射过程中的重要现象，在光致电离过程中，具有一定动能的光电子在出射时会被短暂囚禁在由于势垒产生的准束缚态上，隧穿过程产生与势垒形状相关的百阿秒量级时间延时，同时，在共振能量附近分子的光电离散射截面或电子-分子碰撞截面出现显著共振峰。关于形状共振的讨论持续已久，形状共振态上光电离散射截面及角分布不对称参数测量不断发展。近几年，高等极紫外光源的产生推进了阿秒尺度精密探测技术的发展，使...

热机在人类发展史上具有里程碑意义。传统热机是将化学能通过燃烧转化为内能再转化为机械能 对外做功。该过程有大量粒子参与，其规律可用经典热力学解释。近年来随着微纳制造和激光技术的突飞猛进，如何实现微纳尺度甚至原子尺度的热机 成为重要的交叉科学前沿，不仅是随机热力学和量子热力学的关键问题，而且对未来的生物、医药、能源等领域有重要应用前景。其中基于光力学的热 机具有极大的优势，能够在量子区域进行深入操作， 吸...

扫描隧道显微镜诱导发光技术（STML）融合了高分辨的形貌表征和高灵敏的单光子探测，利用STM金属探针高度局域化的隧穿电子激发隧道结中的分子发光。前期研究表明，当隧道结中纳腔等离激元模式与分子特定荧光的对应能量匹配时，分子荧光与纳腔等离激元能够实现相互激发和调制，并借助于多层分子膜、卤化物、氧化物等间隔层结构的脱耦合作用，在荧光产率较高的分子体系中获得局域的、分子本征的电致荧光。金庆原教授研究团队将STML研...

        光学成像作为一种能够提供丰富信息的可视化方法，在人类探索未知世界的历程中发挥着不可替代的作用。超快光学成像作为光学成像中一种具有超高时间分辨的成像技术，可以捕获皮秒乃至飞秒量级时间尺度的超快动力学场景，因此在物理、化学和生物等超快现象研究领域中获得了广泛的应用。而近些年超快光学成像已经获得迅速的发展，研究人员已经提出并发展了多种多维超快成像方法，包含了空...

  人类的大脑经过亿万年的演化已发展出最复杂、最独特、且能支持最强脑功能的网络结构。现已知道，这个网络具有一系列的结构特征如小世界、无标度、社区结构、及富人俱乐部等。然而，这些结构特征如何确保大脑的强大功能或者脑功能的微观机制是什么，对此我们依然知之甚少。最近，来自华东师范大学的刘宗华教授研究团队(霍思宇博士、田昌海博士、郑木华博士、管曙光教授、周昌松教授、刘宗华教授)在《国家科学评论》(National...

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，使其已经成为光子芯片衬底材料的重要候选者，因此被称为“光子学中的硅”。近十几年来，基于铌酸锂薄膜的无源光子元件的设计和制造取得了重大进展，已经应用到非线性光学、高速电光信号转化、量子信息和精密测量等领域。值得关注的是最近一年内在掺铒铌酸锂薄膜上已经制备出基于微谐振腔的片上微...