【正文】 物的距離遠(yuǎn)小于光的波長(zhǎng)，此時(shí)光束的大小不再受光的衍射效應(yīng)的影響，而主要由光源（或光欄）的直徑大小來決定。 隨著掃描隧道顯微鏡（STM）的問世及其迅速發(fā)展，使得近場(chǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵問題，即光源與被測(cè)樣品之間的近場(chǎng)調(diào)控問題，得到順利解決。光纖技術(shù)的發(fā)展，又提供了可以小到10納米以下的輸出光束。顯然，SNOM已經(jīng)成為具有納米級(jí)空間分辨率的光譜分析和納米加工的手段。為促使分子光子學(xué)的研究與發(fā)展，為分子光子學(xué)器件的設(shè)計(jì)與工藝提供了新的依據(jù)。 由于SNOM輸出的光很弱，而且需要時(shí)時(shí)保持近場(chǎng)距離，所以被研究的分子必須能夠提供超高靈敏度、超高信噪比和穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)。顯然，它適宜于研究用分子自組裝、分子沉積成膜以及LB技術(shù)制備的光子學(xué)材料的光學(xué)特性。同時(shí)，它也為探索新現(xiàn)象和開發(fā)新效應(yīng)提供了有力手段。 分子光子學(xué)近期的研究重點(diǎn)(1) 對(duì)限域腔（量子阱、量子點(diǎn)等）中諸多重要的量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)及其應(yīng)用進(jìn)行深入研究 如研究各種有重要意義的量子限域腔的制備與組裝、各種限域腔集合體的耦連機(jī)制、限域腔的量子效應(yīng)與光譜學(xué)效應(yīng)及其重要應(yīng)用等；(2) 對(duì)有機(jī)/無機(jī)界面輸運(yùn)光量子增強(qiáng)效應(yīng)的機(jī)制進(jìn)行深入研究 研究光量子增強(qiáng)的規(guī)律性、有機(jī)分子與納米粒子的組裝體結(jié)構(gòu)對(duì)增強(qiáng)效應(yīng)的影響、粗糙納米表面對(duì)有機(jī)分子光譜的增強(qiáng)規(guī)律性等；(3) 深入研究分子光子學(xué)器件和材料中的重要光物理過程 如研究激發(fā)態(tài)及其弛豫過程、光場(chǎng)作用下分子的光致異構(gòu)與取向過程以及層間界面的形成及其對(duì)光電荷輸運(yùn)的影響問題等。通過研究為分子光子學(xué)器件的有效設(shè)計(jì)提供依據(jù)；(4) 研究與研制光電轉(zhuǎn)換與電光轉(zhuǎn)換原型光子器件 如研究與研制高質(zhì)量有機(jī)/無機(jī)聚合物發(fā)光器件、有機(jī)微腔發(fā)光器件有機(jī)/聚合物激光器件等；(5) 開展分子光子學(xué)中近場(chǎng)光學(xué)的應(yīng)用研究 這一研究將為改善和提高分子光子學(xué)器件的設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)提供一種有效的手段。 超快光子學(xué)實(shí)際上，超快光子學(xué)研究領(lǐng)域是由超短激光脈沖技術(shù)開辟的。從六十年代開始，人們通過各種激光鎖模技術(shù)，如被動(dòng)鎖模、主動(dòng)鎖模、同步鎖模等手段，把激光脈沖的脈寬壓縮到皮秒(ps，1012秒)，并且開始將其應(yīng)用于物理、化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。到了八十年代，激光碰撞鎖模技術(shù)的開拓，又把激光脈沖的寬度壓縮到了飛秒(fs，1015秒)，就是說,在這個(gè)脈沖時(shí)間里，光子在空間只運(yùn)行了亞微米的距離。由此，人類被帶進(jìn)了一個(gè)嶄新的時(shí)空世界。同時(shí)，脈沖的壓縮與放大必然導(dǎo)致峰值功率的大幅度提高，以至能夠獲得峰值功率密度達(dá)1018～1020W/cm2量級(jí)的光脈沖,其相應(yīng)強(qiáng)度已達(dá)到并大于原子內(nèi)的庫(kù)侖場(chǎng)強(qiáng)。這樣，一系列新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律、新機(jī)制以及新理論、新方法、新應(yīng)用等等便隨之如雨后春筍般迅速涌現(xiàn)出來。光孤子的形成與傳輸、啁啾光脈沖的壓縮、展寬與放大等等，一個(gè)個(gè)重要課題不斷地吸引人們?nèi)パ芯亢蛻?yīng)用。于是，超快光子學(xué)也隨之不斷得以發(fā)展和豐富。超快光子學(xué)器件的研究狀況(1) 飛秒激光脈沖產(chǎn)生的四類器件 目前已有四類激光器可用于產(chǎn)生飛秒激光脈沖,即： A 飛秒脈沖染料激光器 可借助碰撞鎖模方式獲得飛秒級(jí)超短激光脈沖。目前，在可見光波長(zhǎng)范圍很有競(jìng)爭(zhēng)力； B 摻鈦藍(lán)寶石、鎂橄欖石、Cr:LiSAF等固體介質(zhì)的飛秒脈沖激光器. 可通過穩(wěn)定的激光自鎖模獲得飛秒光脈沖，簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠，并有十分寬的調(diào)諧范圍； C 飛秒半導(dǎo)體激光器 多量子阱半導(dǎo)體激光器的成功是產(chǎn)生飛秒激光脈沖的關(guān)鍵。多量子阱半導(dǎo)體具有高增益、寬譜帶、低色散以及強(qiáng)的非線性增益飽和與非?？斓幕謴?fù)時(shí)間等優(yōu)異特性，因此能輕易獲得高重復(fù)頻率的飛秒激光脈沖，并將碰撞鎖模、吸收與增益飽和、色散補(bǔ)償?shù)染阌谝簧?，使器件小巧?shí)用； D 飛秒光纖激光器 近年來，以摻稀土元素的SiO2光纖基質(zhì)為增益介質(zhì)已研制出各種光纖激光器，再進(jìn)一步通過主動(dòng)、被動(dòng)鎖?；蚪柚饫w所具有的獨(dú)特的孤子效應(yīng)，即可使之處于脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，產(chǎn)生飛秒激光脈沖。這種飛秒激光器的特點(diǎn)是全光纖結(jié)構(gòu)，小巧、高效，與傳輸光纖兼容，因此更有重要的實(shí)用價(jià)值。上述四種飛秒激光已基本覆蓋了從紫外到中紅外的波長(zhǎng)范圍，飛秒激光脈沖寬度可達(dá)7fs。(2) TW(1012瓦)飛秒激光系統(tǒng) J～1mJ；峰值功率分別為1010W～1013W和107W～1010W。近年，發(fā)展了啁啾放大技術(shù)，在鈦寶石激光器中已獲得峰值功率達(dá)1013W的結(jié)果。經(jīng)聚焦后，～10nJ，對(duì)應(yīng)的峰值功率則在103W～105W。為了提高峰值功率，發(fā)展了飛秒激光放大技術(shù)。按重復(fù)率劃分，有兩類放大技術(shù)：一是低重復(fù)率(1Hz～10Hz)的，一類是高重復(fù)率(1kHz～10kHz)的；放大后單個(gè)脈沖的能量分別可達(dá)10mJ～1J，和10 W/cm2～1020W/cm2，即達(dá)到和超過原子的庫(kù)侖場(chǎng)強(qiáng)。 超快光子學(xué)中的超快過程與超快技術(shù) 飛秒激光的發(fā)展與超快過程的探測(cè)息息相關(guān)，它為我們提供了一種時(shí)間分辨率高達(dá)1015秒的光探針，使得我們有可能了解原子、分子的結(jié)構(gòu)及其超快運(yùn)動(dòng)過程。通常的規(guī)律是：能探測(cè)運(yùn)動(dòng)過程的速度越高，對(duì)微觀世界在空間的認(rèn)識(shí)上則越細(xì)微。因此可以說，獲得的激光脈沖寬度越窄，能促使我們研究物質(zhì)微觀世界的層次也就越深。這樣，用超快技術(shù)研究超快過程成了超快光子學(xué)的主要任務(wù)之一。　　目前，對(duì)超快過程的研究表現(xiàn)最為活躍的方面有：(1) 飛秒半導(dǎo)體物理 利用飛秒激光脈沖的泵浦—探測(cè)技術(shù)，測(cè)量半導(dǎo)體材料中的載流子壽命、弛豫時(shí)間等物理參數(shù)以及各種動(dòng)力學(xué)過程，一直是超快光子學(xué)的主要應(yīng)用課題之一。(2) 飛秒化學(xué)中分子動(dòng)力學(xué)過程 化學(xué)領(lǐng)域超快過程的研究受益于超快激光技術(shù)不斷取得新成果。近年來發(fā)展起來的超連續(xù)飛秒激光與平臺(tái)光譜超連續(xù)飛秒激光，被認(rèn)為是進(jìn)行飛秒化學(xué)研究的最為有力的工具。(3) 生物光合作用的超快過程 生物以光合作用的形式，通過光循環(huán)，反復(fù)將光能轉(zhuǎn)化為生物功能所需的生物化學(xué)能。在這種循環(huán)中，一些環(huán)節(jié)是超快過程。超快激光技術(shù)為研究生物光合作用提供了有力工具。(4) 飛秒光電子技術(shù) 由飛秒激光引發(fā)的超短光脈沖和光電導(dǎo)可以產(chǎn)生飛秒量級(jí)的電脈沖，它比用常規(guī)電子技術(shù)產(chǎn)生的電脈沖在寬度上要短數(shù)個(gè)量級(jí)。這種光電子脈沖很快被用于超快邏輯電路、超快光電子計(jì)算、超高速超高頻電子器件等，并由此形成了一門新的學(xué)科—超快光電子學(xué)。(5) 飛秒光譜全息技術(shù) 不同于常規(guī)的全息術(shù),這種飛秒光譜全息是在時(shí)域中實(shí)現(xiàn)光脈沖信號(hào)的記錄、處理和再現(xiàn)。利用這種新穎的飛秒光譜全息術(shù)已首次實(shí)現(xiàn)了飛秒脈沖信號(hào)的時(shí)間反演、相關(guān)、卷積與合成處理等。這一成果將對(duì)光學(xué)信息處理及全息技術(shù)產(chǎn)生重大影響。(6) 光層析(OCT)及光子成象技術(shù) 對(duì)埋藏在高度散射介質(zhì)中的物體的光學(xué)成象研究是一個(gè)頗具意義并富有挑戰(zhàn)性的課題,原因在于它潛在的生物學(xué)及醫(yī)學(xué)方面的重要應(yīng)用前景。近來,以超短光脈沖技術(shù)為核心的時(shí)間分辨方法,被證明是一種實(shí)現(xiàn)高散射介質(zhì)中物體成象的有效途徑。它通過提取帶有信息的彈道光子和蛇形光子，進(jìn)行相干選通，實(shí)現(xiàn)成象脈沖的測(cè)定。時(shí)間分辨率取決于入射脈沖的寬度，采用飛秒光脈沖時(shí)，其時(shí)間分辨率將達(dá)到1015秒量級(jí)。超快、超強(qiáng)激光物理　　目前TW級(jí)飛秒激光脈沖經(jīng)聚焦后產(chǎn)生高達(dá)1014V/m以上的場(chǎng)強(qiáng)，這相當(dāng)100倍于氫原子對(duì)其基態(tài)電子的庫(kù)侖場(chǎng)強(qiáng)。如此高的場(chǎng)強(qiáng)足以在幾十到幾百飛秒時(shí)間里，能夠?qū)⒃说膸缀跛须娮觿冸x，使其處于高剝離態(tài)。如此高的場(chǎng)強(qiáng)又足以能在一個(gè)光學(xué)周期(～2fs)內(nèi)將剝離的電子加速到相對(duì)論速度。在這樣的極端條件下，電子、原子、離子、等離子體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)等表現(xiàn)出許許多多奇特的物理現(xiàn)象與新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且在其后還將孕育著諸多重大科學(xué)技術(shù)的新突破。(1) TW飛秒激光在傳輸介質(zhì)中的SC效應(yīng) 當(dāng)具有足夠高峰值功率的飛秒激光在介質(zhì)中傳輸時(shí),因介質(zhì)非線性產(chǎn)生的自聚焦效應(yīng)與因等離子的自散焦效應(yīng)相平衡時(shí),就會(huì)使得飛秒脈沖激光在介質(zhì)中傳輸相當(dāng)長(zhǎng)的距離后仍不發(fā)散,即出現(xiàn)一種SC(SelfChannel)效應(yīng)。這一效應(yīng)在物理、化學(xué)、大氣放電等方面有極為重要的應(yīng)用。(2) 高次諧波及飛秒軟X射線的產(chǎn)生 當(dāng)足夠強(qiáng)的飛秒激光作用于介質(zhì)時(shí),可以產(chǎn)生高次諧波。例如已獲得165次諧波,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)短至4nm～5nm,即相當(dāng)于軟X射線波段。這樣產(chǎn)生的X射線有兩個(gè)特點(diǎn):一是其幅射持續(xù)時(shí)間為飛秒量級(jí),二是具有相干性。因此,高次諧波效應(yīng)為實(shí)現(xiàn)飛秒X波段的相干輻射提供了一個(gè)新的途徑。(3) Thomson散射與飛秒硬X射線產(chǎn)生 飛秒激光脈沖在通過電子束時(shí)可產(chǎn)生Thomson散射，從中得到硬X射線波段的同步輻射。由于它具有很小的尺寸和飛秒的持續(xù)時(shí)間，因此為凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等方面的研究提供了快速時(shí)間分辨手段，并將大大推動(dòng)醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展。(4) 飛秒等離子體與Rydberg X射線激光 飛秒強(qiáng)激光經(jīng)聚焦作用于介質(zhì)時(shí)，其場(chǎng)強(qiáng)如此之高，以至由于多光子和隧道電離效應(yīng)等，促使介質(zhì)在極短時(shí)間內(nèi)成為密度高達(dá)1023/cm3～1024/cm3的等離子體。(5) 等離子體波與等離子體加速器 利用飛秒強(qiáng)激光產(chǎn)生的等離子波對(duì)粒子加速，被加速的粒子可能達(dá)到的場(chǎng)強(qiáng),從理論上講,要比現(xiàn)有加速器的場(chǎng)強(qiáng)高出103～104倍。如若獲得TeV量級(jí)的粒子,只要幾十米的加速距離即可。因此，利用飛秒強(qiáng)激光產(chǎn)生的等離子波來實(shí)現(xiàn)高能、超小型的新一代粒子加速器，已成為引人關(guān)注的熱門研究課題。　　當(dāng)前，有兩種技術(shù)途徑可以實(shí)現(xiàn)等離子體波的粒子加速：一種是尾流場(chǎng)法；另一種是拍頻波動(dòng)法。4， 超快光子學(xué)近期的研究重點(diǎn)(1) 半導(dǎo)體量子阱材料做為可飽和吸收體、半導(dǎo)體啁啾鏡做為色散補(bǔ)償?shù)腖D泵浦的飛秒固體激光器的研究(2) 利用光譜增寬、高階色散補(bǔ)償及無象差光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10~30飛秒、太瓦激光系統(tǒng)的研究(3) 短于30飛秒的太瓦激光脈沖與物質(zhì)相互作用得研究，如利用高階諧波產(chǎn)生水窗χ射線飛秒激光、利用湯姆遜散射產(chǎn)生硬χ射線飛秒激光以及飛秒太瓦激光脈沖在介質(zhì)中傳輸?shù)腟elftrapping效應(yīng)得研究等。 非線性光子學(xué) 光子與物質(zhì)的非線性相互作用效應(yīng)的研究是基礎(chǔ)光子學(xué)的重要方面，也是發(fā)展多樣化非線性光子器件的理論基礎(chǔ)。 變頻效應(yīng)的擴(kuò)展研究 自激光器發(fā)明以來，已發(fā)現(xiàn)了大量的光學(xué)非線性效應(yīng)，特別是各種變頻的研究結(jié)果極大地豐富了新的光子源。我國(guó)在紫外波段的硼酸鹽系列非線性晶體的創(chuàng)新研究成果，為國(guó)際上激光技術(shù)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。當(dāng)前，這方面的研究還繼續(xù)向縱深發(fā)展。主要有如下方面：(1) 非線性變頻效應(yīng)及晶體研究向深紫外與中紅外波段擴(kuò)展 在向紫外波段擴(kuò)展的研究中，硼酸鹽系列衍生物仍然列為優(yōu)先探索的對(duì)象。CsLiBO3晶體由于其易于生長(zhǎng)成較大尺寸而受到重視。YCa4O(BO3)3晶體適合于Nd:YAG激光(1060nm)三倍頻，也引人關(guān)注。 在向中紅外波段擴(kuò)展的研究中，ZnGePAgGaS2和AgGaSe2等非線性晶體已有產(chǎn)品，可有效地用于中紅外波段的倍頻及OPO變頻器件。(2) 準(zhǔn)相位匹配(QPM)變頻技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究 對(duì)光學(xué)非線性晶體進(jìn)行周期性極化或非對(duì)稱周期極化處理，可大大地提高非線性晶體的變頻特性，即可以利用晶體的最大二階非線性系數(shù)，擴(kuò)展頻率轉(zhuǎn)換波段至該晶體的整個(gè)透明波段；同時(shí)，由于不受基波與變頻光波的“走離”效應(yīng)的影響，使用較長(zhǎng)尺寸的非線性晶體，可大大降低變頻的閾值與效率。利用特別的非對(duì)稱周期極化結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)產(chǎn)生二倍頻與三倍頻，及壓窄或展寬變頻后的光脈沖寬度等。這是當(dāng)前光學(xué)非線性及其應(yīng)用研究的最大熱點(diǎn)之一。 目前，研究較多的為周期極化LiNbO3(PPLN)、周期極化KTP和周期極化RTA等晶體，它們特別適合于制作3～5μm波段的OPO器件。最近，在諸多研究工作中又將這種OPO器件與ZnGeP2等的OPO器件串接產(chǎn)生波長(zhǎng)在10μm附近的激光。這些變頻器件的出現(xiàn)將大大推動(dòng)光譜學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及軍用光電對(duì)抗的應(yīng)用。(3) 高場(chǎng)效應(yīng)與高階諧波的產(chǎn)生 利用強(qiáng)激光與物質(zhì)的相互作用可以產(chǎn)生高達(dá)100階以上的諧波，因此可獲得相干軟X射線。最近的突破性進(jìn)展是。由于其波長(zhǎng)恰好落于“水窗”，因此有望在對(duì)細(xì)胞內(nèi)超快過程的研究中獲得重要應(yīng)用。此外，相干軟X射線在對(duì)化學(xué)與材料動(dòng)力學(xué)過程的研究中以及在X射線光刻等方面也有重要應(yīng)用。 激發(fā)態(tài)光學(xué)非線性的研究 以往光學(xué)非線性的研究主要是集中于遠(yuǎn)離光學(xué)共振區(qū)的非共振光學(xué)非線性的研究。一般地，需要運(yùn)用極強(qiáng)的激光進(jìn)行操作。以激光直接作用于光學(xué)共振區(qū)，則可用較弱的激光作用，即可引發(fā)明顯的光學(xué)非線性－即激發(fā)態(tài)光學(xué)非線性。這方面的研究極待發(fā)展與開拓。主要有以下方面：(1) 有機(jī)材料的激發(fā)態(tài)參與的可飽和吸收效應(yīng)及其用于光學(xué)限制器的應(yīng)用基礎(chǔ)研究；(2) 光折變效應(yīng)的機(jī)理研究，著重提高響應(yīng)速度，擴(kuò)展響應(yīng)波段至近紅外波段，及全息固定機(jī)理的研究；(3) 稀土離子發(fā)光中心的有效非線性上轉(zhuǎn)換激發(fā)機(jī)理，特別是敏化－雪崩上轉(zhuǎn)換機(jī)理研究，以及稀土離子團(tuán)簇中的交叉弛豫與能量交換過程的研究等。 低維半導(dǎo)體材料中光學(xué)非線性增強(qiáng)效應(yīng)研究 在低維半導(dǎo)體材料中，由于量子限制效應(yīng)導(dǎo)致激發(fā)電子能帶及能態(tài)密度的變化，這將有助于增強(qiáng)各種光學(xué)非線性。在這方面較為有成效的研究主要有：(1) 低維半導(dǎo)體中激子的量子限制斯托克效應(yīng)及用于自電光邏輯器件的應(yīng)用；(2) 半導(dǎo)體超晶格材料的可飽和吸收效應(yīng)及其用于克爾透鏡效應(yīng)飛秒鎖模激光器的自啟動(dòng)應(yīng)用；(3) 納米團(tuán)蔟材料的超快光克耳效應(yīng)的研究。 有機(jī)光學(xué)非線性材料研究 有機(jī)光學(xué)非線性材料也受到人們的廣泛重視，這主要是由于這類材料較之無機(jī)非線性材料具有更大的二階與三階非線性系數(shù)。當(dāng)前的研究重點(diǎn)有：(1) 對(duì)有機(jī)光學(xué)非線性材料的熱穩(wěn)定性研究；(2) 對(duì)具有更大光學(xué)非線性系數(shù)的有機(jī)材料的探索與研究(3) 對(duì)具有更大的多光子吸收截面的有機(jī)材料的探索與研究，以及對(duì)其 上轉(zhuǎn)換熒光、激光、雙光子存儲(chǔ)與雙光子顯微鏡、光子限閾器件等應(yīng)用基礎(chǔ)的研究。 光纖材料中光學(xué)非線性效應(yīng)的研究 由于光纖的芯徑極小，進(jìn)入