二次谐波成像作为一种高空间分辨率和高穿透深度的非线性光学成像技术，可以避免荧光成像中由能量吸收导致的光漂白和饱和吸收等问题，在临床诊断和生物医学领域具有广阔的应用前景。笔者引入了一种具有中心反演对称破缺、高非线性光学效应的材料——硅量子点作为二次谐波探针，同时为了增强硅量子点的生物亲和性并减少其表面氧化，利用聚乙二醇对硅量子点进行修饰，并将其作为生物探针探究了其在人肝癌细胞（HepG2）中的二次谐波成像效果。通过与双光子荧光成像结果进行对比发现，基于聚乙二醇修饰的硅量子点的二次谐波成像技术具有可靠性和稳定性。本研究对未来硅量子点在分子成像、药物递送和干细胞治疗中的应用具有积极的推动作用。

量子阻抗Lorentz振子（QILO）是基于Bohr-Sommerfeld理论和量子力学选择定则对Lorentz振子量子化所新近建立的模型。根据该模型，分别对Li₂SnTeO₆、CsClO₃和Na₂Nb₄O₁₁ 三种光学晶体二次谐波特性进行了分析与数值模拟，尝试提出了一种估算晶体二阶非线性光学系数的方法。首先，根据晶体线性吸收光谱的峰值频率和半峰全宽，利用QILO模型计算了晶体的原子跃迁前后的有效量子数，然后根据QILO的二阶非线性效应参数的计算公式推算了晶体二阶电极化率，由此得到上述三种晶体在波长532 nm的倍频系数分别为0.17 pm/V、0.69 pm/V和1.17 pm/V，且与第一性原理的数值吻合较好。结果表明，基于QILO模型的二阶电极化率，有助于分析和提高材料的和频、差频以及倍频的效率，且方法简单、计算耗时少、运算效率高。

The conversion-efficiency for second-harmonic (SH) in optical fibers is significantly limited by extremely weak second-order nonlinearity of fused silica, and pulse pump lasers with high peak power are widely employed. Here, we propose a simple strategy to efficiently realize the broadband and continuous wave (CW) pumped SH, by transferring a crystalline GaSe coating onto a microfiber with phase-matching diameter. In the experiment, high efficiency up to 0.08 %W^-1mm^-1 is reached for a C-band pump laser. The high enough efficiency not only guarantees SH at a single frequency pumped by a CW laser, but also multi-frequencies mixing supported by three CW light sources. Moreover, broadband SH spectrum is also achieved under the pump of a superluminescent light-emitting diode source with a 79.3 nm bandwidth. The proposed scheme provides a beneficial method to the enhancement of various nonlinear parameter processes, development of quasi-monochromatic or broadband CW light sources at new wavelength regions.

We review the physics and some applications of photonic structures designed for the realization of strong nonlinear chiroptical response. We pay much attention to the recent strategy of utilizing different types of optical resonances in metallic and dielectric subwavelength structures and metasurfaces, including surface plasmon resonances, Mie resonances, lattice-guided modes, and bound states in the continuum. We summarize earlier results and discuss more recent developments for achieving large circular dichroism combined with the high efficiency of nonlinear harmonic generation.

本文提出了一种一维四元周期性宇称?时间（PT）对称结构，系统地研究了增益?损耗系数、入射角和周期数对相干完美吸收激光点和奇异点这两类光学简并点的影响规律。当周期数一定时，通过改变增益?损耗系数可以在不同的入射角下灵活地调控相干完美吸收激光点和奇异点这两类光学简并点。对比分析了PT对称引起的奇异点以及与周期结构相关的Bragg共振点处的反射特性，结果显示：当光束分别沿着左右两边入射时，在奇异点处只有一个方向入射的反射率为0，从而表现为单向无反射特性；而Bragg共振点处的反射率在光分别沿着左右两边入射时都为0，从而表现为双向透明特性。进一步研究了周期数对两类光学简并点的影响，发现相干完美吸收激光点数目随着周期数的增加而增多，而奇异点数目则不受周期数的影响。最后，利用光学简并点的可控特性实现了光自旋霍尔效应等光学现象的操控。

对硅基周期极化铌酸锂（PPLN）薄膜脊形波导进行了理论分析，并使用有限元软件模拟了25 ℃下泵浦波长为1560 nm的PPLN脊形波导的准相位匹配（QPM）周期与波导脊高和脊宽的关系。仿真结果表明，在相同脊宽（10 μm）或脊高（10 μm）下，PPLN脊形波导的QPM周期随着脊高或脊宽的增加而增大，最后趋于常数（即块状PPLN的QPM周期）。进一步模拟了在脊高和脊宽维持不变的情况下，PPLN脊形波导的QPM周期与温度之间的关系。结果表明，随着温度的增加，PPLN脊形波导的QPM周期逐渐减小，并且温度每升高1 ℃，QPM周期减小约3 nm。根据仿真结果制作了硅基片上集成PPLN脊形波导器件，将其封装成小体积的光纤入光纤出的波导，并测试了性能。当温度为24.8 ℃、1560 nm基频光输入功率为1.2 W时，最大输出653 mW的倍频光，光光转换效率达54.4%，归一化转换效率为20.2 %?W^-1?cm^-2。

为了加速光子晶体性能分析和全光逻辑门的设计，提出了利用神经网络设计基于带隙传输的光子晶体全光逻辑门。使用逆向神经网络，根据需要的群折射率、光子带隙和工作频率等光学性质，成功逆向预测光子晶体逻辑门的结构参数。仿真结果表明：该逻辑门能在时域实现AND和NOT运算；对比输入和运算输出的脉冲宽度，AND运算脉宽仅变化3.6%，实现稳定的包络和精确的“数字”逻辑运算。

This work demonstrates the generation of short pulse duration and high-beam-quality laser pulses using transient stimulated Brillouin scattering at a high repetition rate. Thermal effects and optical breakdown are identified as the main factors that restrict energy reflectivity and beam quality under high repetition rates and transient situations. Through experimental analysis, the interaction length and focal point size are determined to be the key parameters in reducing the thermal effect by reducing the absorption of the laser pulse by the medium. The obtained results show that pulses with a duration of 175 ps and beam quality M² of around 1.2 can be achieved with a maximum energy reflectivity of over 40% under an interaction length of 50 mm. Furthermore, at an interaction length of 90 mm, a pulse output with a minimum duration of 115 ps (0.5τ_Q) is achieved.

构建了由一束弱探测光和两束强控制光耦合到“三明治”型量子阱的能级之间形成N型四能级非对称双量子阱电磁诱导透明（EIT）介质模型，并研究了弱探测光在体系的线性吸收和非线性传播性质。结果表明，当两束控制光均开启后，体系的线性吸收特征曲线呈现出双EIT窗口。有趣的是，无论两束控制光的光强是否相等，所形成的双EIT窗口都呈对称分布。对于非线性情况，仅考虑低阶效应时体系所形成的光孤子并不能稳定地传播而是呈衰减状态；只有计及高阶效应时体系所形成的光孤子才能长距离稳定地传播，且光孤子可通过关闭和开启控制光进行存储和读取。同时还发现，体系所存取的光孤子幅度能通过控制光的光强进行调节。当保持第一控制光的光强不变时，所存取光孤子的幅度随着第二控制光光强的增大而增加；当保持第二控制光的光强不变时，所存取光孤子的幅度随着第一控制光光强的增大而降低。