在以偏振编码为基础的量子保密通信中，由于外界温度、应力以及光纤的本身缺陷等因素，使得偏振态无法保持长期稳定，增加系统的误码率，因此需进行偏振控制以维持通信系统正常运行。诱骗态已经成为现阶段量子通信网络的常规操作，利用诱骗光子作为偏振参考，有望实现系统偏振态长时间、不间断地锁定控制，提高通信效率。提出了利用现场可编程逻辑门阵列进行偏振态制备以及强光、单光子偏振控制于一体的系统偏振解决方案，将偏振态制备、强光偏振控制、单光子偏振控制单元集成在一个系统中，提高了系统的集成化，增加了系统管理的便捷性，实验测试偏振态制备单元可以根据需要产生不同的偏振态，经过强光偏振控制后，保真度可达99.11%±0.44%，经单光子偏振控制后保真度可达97.93%±0.96%，演示证明了方案的有效性和稳定性。

超分辨荧光显微成像技术可以突破光学衍射极限，为研究亚细胞结构乃至蛋白质等生物大分子的内部动力学过程提供了极其重要的研究工具，因此自发明以来就被生物及医学领域的科研工作者所关注和应用，特别是近年来生命科学和生物技术的突飞猛进，使超分辨荧光显微成像技术得到了前所未有的发展。本文主要阐述四种较新超分辨荧光显微技术的研究进展，即最低光子数超分辨荧光显微成像，波动超分辨荧光显微成像，基于荧光发色团反聚束效应的超分辨显微成像，以及基于深度学习的超分辨显微成像方法。分别从这些超分辨荧光显微技术的基本原理，实验实现方法及相关要求，成像性能及其与相关技术的对比，以及与其他超分辨技术的结合等角度，对近期的研究进展和应用情况进行简要说明，以期给该领域的研究人员提供一些参考。

生命科学的发展一直伴随着显微技术的创新。基于超快光学的单分子相干调制显微成像技术在量子力学的理论基础上, 通过结合超快光学和显微技术使观测生物的微观量子现象成为可能。这篇综述首先介绍了该技术利用飞秒激光脉冲对实现了单分子量子相干态的操控, 并通过调制解调技术获得单分子周围相干信息的基本原理。然后分别介绍了其在生物方面的两个应用: (1)通过降低生物自荧光和背景噪声,实现了生物成像对比度两个数量级的提高; (2)通过提取相干可视度V获得了单分子周围微观的量子信息, 为生物体微环境的观察提供了有效手段。最后文章对基于单分子相干调制显微成像在癌症研究方面做了展望, 该方法将为癌症的早期诊断和预后评估提供新的途径。

为了解决光学检测中金纳米棒荧光发射强度微弱的问题,通过连续激光照射,加强了金纳米棒局域表面等离子体共振效应,实现了对团聚金纳米棒荧光强度近两个量级的提高,同时具有实时调节金纳米颗粒荧光强度的优势。本文研究了荧光增强效应随激光波长、照射功率密度、金纳米棒长径比与比表面积的变化关系。结果表明,比表面积小的金纳米棒荧光增强效果更好;对于同一种金纳米棒,通过优化照射功率密度,选择与金纳米棒横向等离子体峰共振的波长进行照射可以获得更好的增强效果。

提出了一种基于时间分辨及傅里叶变换测量激光线宽的方法,其分辨率仅受限于傅里叶极限。在实验上通过时间分辨方法测量了半导体激光器和光纤激光器的线宽,并与射频频谱分析的方法进行比较。对两种激光器在不同积分时间内进行线宽测量,结果证明这种傅里叶极限线宽测量的方法相比于射频频谱分析的方法具有更小的测量误差,通过时间分辨方法获取频谱信息具有实时采集的优势。

通过测量单分子荧光亮态、暗态持续时间的概率密度统计特性, 研究了氧气含量对单分子电子转移动力学特性的影响。在富氧环境下,单分子荧光闪烁由离子态的电子布居引起, 呈现幂律分布; 在贫氧环境下,单分子荧光闪烁主要源于三重态的电子布居, 呈现指数截止型幂律分布; 在特定氧气环境下, 两种电子转移过程呈现明显的竞争效应, 部分单分子荧光闪烁服从幂律分布, 其余单分子荧光闪烁服从指数截止型幂律分布。

近年来，单分子光学已经成为研究物理、化学和生命科学中微观现象和物质组成的重要工具。单分子荧光的有效操控对构建基于单分子的量子器件以及测量化学反应与生命现象具有重要作用。介绍了利用电场操控单分子荧光方面的研究进展，主要包括利用电场对单分子荧光的调制、电场诱导单分子荧光迟滞效应以及单分子荧光开关的制备。