变换光学基于麦克斯韦方程的形式不变性,可以任意地控制电磁场达到需要的空间分布, 是最近光学及电子工程领域的热门研究方向。从历史发展的角度回顾了变换光学概念的产生历程, 简要介绍变换光学的基本物理原理,并结合光学隐身、光学幻觉和波导工程等现代光学工程试验总结了 在当前科学和工程领域中的代表性应用。介绍近期变换光学新概念框架的进展以及在声学、热学、 量子波领域中应用的拓展,讨论变换光学未来理论和工程方面的发展方向。

全固态拉曼激光器由于具有光束质量好、波长范围广、结构紧凑、转换效率高、稳定性好等优势, 在信息、交通、测量、医疗、**、工业和农业等众多领域具有十分广泛的应用前景。目前已成为 激光器件与激光技术领域的研究热点之一。介绍了全固态拉曼激光器的研究概况,重点介绍了 以Nd:YVO4 作为激光增益介质,以BaWO4 、SrWO4 及YVO4 作为拉曼介质的连续运转和人眼安全波段的 准连续运转全固态拉曼激光器方面的研究工作。最后对全固态拉曼激光器的未来发展趋势进行了展望。

单纵模调Q激光光源广泛应用于精密测量等领域,光纤激光器是一种性能优良的新一代固体激光器, 近年来,光纤激光器的单纵模调Q技术发展迅速。对单纵模光纤激光器中引入Q开关和单纵模种子 注入调Q光纤激光器这两种光纤激光器的单纵模调Q技术的工作原理、发展现状以及未来可能的发展趋势进行了综合述评。

轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、 激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM01 和TE01 分别具有径向偏振 和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍了基于少模光纤光栅(FMFBG)的全光纤轴对称偏振光束的产生方法。

超构材料作为一种新型人工微结构材料,由于它可以提供自然界不存在或者难以实现的特殊性质, 受到了广泛的关注。本研究组基于LC回路模型的量子化方法,研究了超构材料的元激发, 并引入了准粒子的概念。使用双光子干涉的方法,证明了超构材料具有量子特性,并验证了 量子化方法的正确性。基于这套量子化方法,进一步研究了超构材料与活性材料相互作用的问题, 发现这个体系可以产生受激辐射放大的效应。这些结果表明,超构材料不但可以有效地调控经典光, 在量子光学方面也有潜在的应用前景。

表面等离激元是束缚在金属-介质交界面上的一种电磁波模式,可突破衍射极限, 被认为是下一代集成光子回路最有希望的信息载体。就几种表面等 离激元金属狭缝结构的原理和应用做了简单概述。利用法布里-珀罗谐振腔、法诺共振、多模干涉等光学效应, 这些金属狭缝结构可对表面等离激元的传输行为进行有效地调控。在理论和实验上,利用金属狭缝结构实现了 亚波长表面等离激元单向激发器、亚微米宽带单向激发器、亚微米分束器、超紧凑纳米聚焦器件和亚微米全光开 关等纳米光子器件。这些纳米光子器件在纳米集成光学中具有重要应用。

玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC) 是当前原子分子物理的一个国际前沿课题。 自从1995年在激光冷却的基础上实现BEC以后,全世界已有几十个研究小组成功地获得了BEC, 并取得了一批引人注目的成果。研究玻色凝聚体的动量操控是超冷量子气体研究的重要研究方向, 北京大学研究小组于2004年在实验上获得铷原子玻色凝聚以来,在玻色凝聚体的超辐射散射方面作了 一系列研究工作,主要介绍该研究组近五年来利用超辐射散射在铷原子玻色凝聚动量操控方面的研究工作。

量子通信网络主要由用于存储和操纵量子态的存储单元和联络存储单元之间的 信息载体构成。光子是信息载体的最佳选择,存储单元可以由固态材料或气态原子组成。 相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。若能够实现编码 于高维空间的量子态存储,则在增大存储单元存储容量的同时,还可以提高网络的信道 容量和传输效率,因而高维量子态的存储研究成为当前量子信息领域的热点领域。 简要回顾了国内外在高维量子态存储方面的进展,着重介绍了近期基于冷原子系综实 现单光子条件下高维量子态存储的突破性进展,提出了构建高维量子网络需要解决的关键问题。

量子密钥分发系统由于能够提供一种物理上安全的密钥分发方式,因此成为量子 信息领域的研究热点,其中如何在现实条件下保证量子密钥分发的无条件安全性是该领域的 一个重要研究课题。从经典保密通信系统中具有完善保密性的一次一密体制出发, 介绍了量子密钥分发系统的应用模型和整体保密通信系统的安全性基础,以及自第一个 协议被提出以来量子密钥分发现实无条件安全性的研究进展,重点介绍了针对现实条件 安全漏洞的各种类型的量子黑客攻击方案、防御方式,以及最近两年被广泛重视的与测量设备 无关的量子密钥分发系统的理论和实验进展。

基于光子与量子点自旋的相互作用设计了一个实现三量子比特重复量子纠错码的方案。在该方案中,偏振光束分光器,光子探测器和微柱腔是必须的, 且能实现单电子自旋的非破坏性测量,对量子信息处理具有重要意义。对实验方案的可行性讨论表明：该方案在当前实验技术范围内是切实可行的。

近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被 用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱, 激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb3 +-Yb3 + 离子对备受关注。 Tb3 + 吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb3 + 离子。Yb3 + 离子跃迁辐射出1000 nm左右的近红外光。 该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb3 +-Yb3 + 离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。

基于矢量衍射理论,计算了多个可见光波段激光经紧聚焦后在焦点附近的双光子点扩散函数。 计算结果表明,双光子吸收效应的作用区域随着波长的减小而减小。采用多个可见光波段飞秒激光 光源进行了双光子光聚合加工,并对加工分辨率和加工阈值进行了分析。实验结果表明,在每个激光 波长条件下,降低光子流密度能够提高加工分辨率；随着加工波长的减小,双光子跃迁过程逐渐满足 近共振跃迁条件,双光子吸收几率逐渐增大,双光子加工的阈值逐渐降低。

腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、 实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合 比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发展后,相关技术发展日益成熟。对腔增强/衰荡吸 收光谱技术的发展及其在气溶胶光学特性测量方面的应用研究做了简要的回顾。

介绍了4H-SiC材料用于高温、低电平紫外光电检测的优点,回顾总结了近年来4H-SiC基紫外 光电探测器的研究进展,分析了改善4H-SiC基紫外光电探测器性能参数如降低暗电流、提高光电响应 度等可采用的各种技术手段,探讨了4H-SiC基紫外光电探测器的发展趋势。

全反射傅里叶变换成像光谱仪在航空航天遥感等领域具有重要的应用。 专门设置的柱面镜和准直系统, 使得光路结构复杂,不仅增加了成像光谱议光学设计和安装调试、维护的难度,同时也增加了成像光谱议的 重量和光能的损耗。提出了一种无成像镜实现成像光谱检测的结构,对其检测机理进行了研究。 对波长632.8 nm、940 nm和3000 nm进行光谱检测的仿真实验表明,其光谱测量误差小于1%。

数值研究了克尔双周期宇称-时间(Parity-time, PT)对称光晶格中能存在的空间光孤子,通过平面波展开法 详细研究了此光晶格的带隙结构并获得其相变点。数值研究了此光晶格中能存在的空间光孤 子及其传播稳定性,数值结果显示位于不同周期波导上的空间光孤子其稳定性区间不同。