超透镜是基于超表面对光场调控的成像器件，由于其具有体积小型化、工艺流程化的优势，在器件轻量化、便携性方面具有很好的应用前景。针对当前市场对透镜的体积需求，使用时域有限差分法模拟了一种新型结构的超透镜，它是基于光子晶体的平板超透镜，尺寸为长2 μm，宽1 μm，工作波长在717 nm可见光波段。该平板超透镜以TiO₂波导作为衬底，由Au和GaP两组周期相同的光子晶体呈相切的结构共同蚀刻在TiO₂波导上，模拟研究透镜成像效果。此外通过引入一系列不同形状的缺陷，研究其对平板透镜成像结果的影响，结果表明，当缺陷结构为矩形尺寸：Lx = 0.5 μm，Ly = 0.8 μm时，该平板超透镜呈现出最好的成像效果，达到了0.556 λ数值的超分辨，极大地提高了成像质量。未来该平板超透镜在可便携的成像设备，AR，VR以及小型医疗设备等各个领域具有极大的发展潜力。

衍射极限储存环（DLSR）作为第四代同步辐射光源，正得到世界各国的大力发展和建设。如何在尽量减小对存储束流扰动情况下，高效率地将束流注入到储存环中，是衍射极限储存环设计与运行中的重要课题之一。传统的局部凸轨注入法有着很长的历史，应用广泛且技术成熟，但是传统凸轨注入法会对存储束流造成扰动，且衍射极限储存环的动力学孔径较小，这给传统凸轨注入法的应用带来了困难。为了解决这些问题，改进了一些传统的离轴注入法，提出并发展了一些在轴的注入方法。合肥先进光源（HALF）是规划建设中的衍射极限储存环光源，基于HALF储存环的物理设计方案，设计并应用了几种离轴或在轴的注入方案，通过粒子跟踪和模拟的方法验证了它们的可行性并研究了注入效率等物理问题，并对模拟结果进行了讨论和总结。

Overview: Femtosecond laser two-photon polymerization (TPP) micro-nanofabrication technology is a new type of three-dimensional lithography technology that integrates nonlinear optics, ultra-fast pulsed laser, microscopic imaging, ultra-high-precision positioning, three-dimensional (3D) graphics CAD modeling, and photochemical materials. It has the characteristics of simplicity, low cost, high resolution, true 3D, and so on. Different from the technical route of shortening the wavelength of the traditional lithography, this TPP technology breaks through the optical diffraction limit using the ultrafast laser in the near-infrared and the nonlinear optical effect of the interaction between the laser and the material. TPP can achieve true 3D fabrication of complex 3D structures. After the femtosecond pulse laser is tightly focused in space, photopolymerization is initiated by the two-photon absorption(TPA), which can limit the fabrication area in the center of the focus. The interaction time of the ultrashort pulse with the material is much lower than the thermal relaxation of the material, avoiding the photothermal effect. The lateral linewidth can be reduced to about 100 nm due to the strong threshold characteristics of the two-photon absorption process. Thus, TPP is an ideal fabrication method in the field of 3D micro-nanostructure. Since 2001, Kawata’s team has used a near-infrared femtosecond laser with a wavelength of 780 nm to fabricate a "nanobull" with the size of red blood cells. It fully demonstrated the advantages of TPP in the preparation of three-dimensional micro-nano structures. At the same time, a polymer nanodot with a size of 120 nm was fabricated, which was only 1/7 of the laser wavelength, breaking the optical diffraction limit in this study. Since then, scientists from various countries have improved the line width, resolution, and other parameters of 3D structure by continuously improving the materials, structure, processing technology and light field control, and other aspects. At the same time, with the continuous development and improvement of the 3D nanostructure fabrication technology, the advantages of TPP technology are also reflected in some application fields, such as micro-optical devices, integrated optical devices, micro-electromechanical systems, and biomedical devices. This paper will systematically introduce the femtosecond laser TPP micro-nanofabrication technology, including the fabricating principle, the development of fabricating methods, and its research overview in many application fields. Finally, its existing problems and future development and application prospects are discussed.

传统波动光学法测量样品折射率所采用的探测方法主要是强度探测和波长探测。波长的最佳检测器件为干涉型光谱仪，干涉型光谱仪是通过光功率计测量信号强度、分析条纹数目变化及所对应的光程差，进而计算出信号光波长，因此，其本质仍是以强度探测为基础的。然而，利用强度探测干涉信号，分辨率受经典衍射极限限制，很难得到进一步提升。为了解决这一瓶颈问题，本文提出利用奇偶探测突破经典分辨率的极限限制，实现超分辨率折射率测量。根据量子探测与估计理论，推导了奇偶探测和强度探测折射率测量信号及其灵敏度表达式，并进行了数值对比分析。同时，研究了损耗对系统输出信号分辨率和灵敏度的影响。数值结果表明：奇偶探测分辨率是强度探测的 ${\text{2{\text{π}}}}\sqrt {{N}} $倍，实现了超分辨率折射率测量，最佳灵敏度达到了折射率测量散弹噪声极限 ${\lambda / {\left( {2{\text{π}} l\sqrt N } \right)}}$，损耗降低了信号的分辨率和灵敏度，除极大损耗和极低光子数外，奇偶探测信号分辨率始终优于强度探测。最后，从探测手段本身出发分析了奇偶探测超分辨率折射率测量的物理本质。

从显微成像测量线宽的理论模型出发，分析了限制测量精度的边缘定位误差因素，基于阶跃边缘衍射光强微分的灵敏探测原理，提出一种平移差分的微结构线宽显微测量方法，即使用压电陶瓷微位移平台微量移动待测微结构沟槽，两步平移并采集三幅对沟槽清晰成像的显微图像，显微图像依次相减得到两幅差分图，将线宽测量转为差分脉冲距离测量，利用差分脉冲在阶跃边缘附近梯度变化灵敏度高的特点，突破衍射极限，提高线宽测量精度；再用纳米精度压电陶瓷位移台标定与显微成像系统有关的倍率测量常数，以压电陶瓷位移台的高精度保证测量结果的准确性。以可溯源计量部门、线宽为30.00 μm的标准沟槽样板作为待测样品，10次测量得到线宽测量平均值30.03 μm，标准差0.005 μm，并对本方法进行了不确定度分析，最终得到合成不确定度为0.37%（k=1）。

为研制近衍射极限的高功率半导体激光器，采用了片上光栅、窄脊型波导、锥形放大器一体集成的主控放大（Master Oscillator Power-Amplifier，MOPA）技术路线，以长度为8 mm、脊型宽度为3 μm的波导为单模种子源，配合长度为7 mm、全角为3.3°的锥形放大器，实现了功率10.3 W、慢轴光束质量M²（1/e²）因子=1.06，3 dB线宽40 pm，工作电光效率50.5%的半导体激光输出，并采用片上电致加热光栅调谐技术，实现了中心波长在4 nm范围内连续可调。

快校正磁铁电源能够对束流轨道的偏离进行快速校正，提升同步辐射光源运行的可靠性。随着第四代衍射极限储存环（DLSR）光源品质的进一步提高，为了保证束流轨道的稳定性，快速轨道反馈（FOFB）系统对校正磁铁电源的性能也提出了更高的要求。针对先进同步辐射光源FOFB系统对快校正磁铁电源的需求，将目前国内外第四代同步辐射光源束流轨道快速校正磁铁电源的研究成果分为线性电源和开关电源两类，对各方案的拓扑结构、控制策略以及性能参数的特点等进行了简要对比分析，可以看出目前国内外正在研制的快校正磁铁电源响应带宽基本可以达到5 kHz甚至10 kHz水平，线性电源的低纹波噪声特性具备应用优势但需要关注效率低的问题；开关电源方案具有高效、模块化等特点，如果可以有效解决纹波噪声问题，将会更广泛地应用在快校正磁铁电源的设计中。

传统光学成像实质上是场景强度信号在空间维度上的直接均匀采样记录与再现的过程。在此过程中，成像的分辨率与信息量不可避免地受到光学衍射极限、探测离散器采样、成像系统空间带宽积等若干物理条件制约。如何突破这些物理限制，获得分辨率更高，视场更宽广的图像信息，是该领域的永恒课题。本文概括性地介绍了分辨率、超分辨率与空间带宽积拓展的相关基础理论，核心机理及其在计算光学成像中的若干实例。通过将这些具体个案置入“计算光学成像”这个更高维度的体系框架去分析与探讨，揭示了它们大多数都可以被理解为一种可称作“空间带宽积调控”策略，即利用成像系统的可用自由度，在成像系统有限空间带宽积的限制下，以最佳方式进行编解码和传递信息的过程，或者形象地说——“戴着脚镣跳舞”。这实质上是一种在物理限制下，在“得”与“失”之间所作出的符合规律的权衡与选择。本文的结论有望为设计和探索面向各类复杂现实成像应用的新型成像机理与方法提供有益启示。

合肥先进光源（HALF）是我国规划建设的软X射线与VUV衍射极限储存环光源（DLSR）。如何有效地实现衍射极限束流发射度，是DLSR物理设计中的核心问题之一。基于束流发射度演化方程，针对HALF预研项目的储存环物理设计方案，计算了束内散射（IBS）效应带来的发射度增长，研究了DLSR中关键参数选择对IBS造成的发射度增长的影响。研究表明，在中低能DLSR物理设计中需要综合考虑储存环的周长、同步辐射阻尼时间等关键参数，以更好地抑制束流发射度的增长。在此研究基础上，通过综合考虑用户需求与储存环物理要求，提出了HALF当前工程项目的储存环物理设计方案。进一步综合应用束团拉伸、全耦合等措施后，更高效地抑制了HALF储存环内IBS造成的束流发射度增长。