【正文】 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。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。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。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。 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。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。(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，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。(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。YCa4O(BO3)3晶體適合于Nd:YAG激光(1060nm)三倍頻，也引人關(guān)注。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。我國在紫外波段的硼酸鹽系列非線性晶體的創(chuàng)新研究成果，為國際上激光技術(shù)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。 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)?！　‘?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。如若獲得TeV量級(jí)的粒子,只要幾十米的加速距離即可。(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。(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。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。(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。(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)。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。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)電子的庫侖場(chǎng)強(qiáng)。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。(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。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)。超快激光技術(shù)為研究生物光合作用提供了有力工具。(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。(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。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。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。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)到和超過原子的庫侖場(chǎng)強(qiáng)。經(jīng)聚焦后，～10nJ，對(duì)應(yīng)的峰值功率則在103W～105W。(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。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。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。于是，超快光子學(xué)也隨之不斷得以發(fā)展和豐富。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。由此，人類被帶進(jìn)了一個(gè)嶄新的時(shí)空世界。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。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。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。 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，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。 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。 近場(chǎng)光學(xué)在分子光子學(xué)中的應(yīng)用 九十年代近場(chǎng)掃描顯微鏡（SNOM）的出現(xiàn)使得近場(chǎng)光譜學(xué)得以迅速發(fā)展，并成為光子學(xué)的一個(gè)重要分支。(4) 有機(jī)/聚合物電發(fā)光器件中的分布反饋結(jié)構(gòu) 為了提高效率、降低閾值，人們把研究無機(jī)半導(dǎo)體激光器時(shí)使用的分布反饋光柵結(jié)構(gòu)引入到有機(jī)/聚合物發(fā)光器件中，并且已獲得了明顯的效果，實(shí)現(xiàn)了光泵浦激射發(fā)光。英國劍橋大學(xué)的研究者們利用微腔已經(jīng)作了很出色的工作：光致發(fā)光的最小譜寬達(dá)到4納米，電注入發(fā)光的最小譜寬達(dá)到20納米，發(fā)光強(qiáng)度增加一個(gè)量級(jí)。只有弄清這些影響后，才有可能通過分子設(shè)計(jì)與組裝來研制更高質(zhì)量的有機(jī)/聚合物發(fā)光器件。最近，美國橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室利用光合系統(tǒng)Ⅰ實(shí)現(xiàn)的二維表面上的組裝，已獲得光量子效應(yīng)極高的光生電壓效果，這無疑對(duì)分子光子學(xué)的研究有重要啟示。實(shí)際上它是紫色細(xì)菌膜蛋白（即光合系統(tǒng)Ⅰ）、綠硫細(xì)菌膜蛋白（即光合系統(tǒng)Ⅱ）在細(xì)胞膜上借助多個(gè)電子傳遞鏈亞單位和接收光子的天線亞單位偶鏈構(gòu)成的，具有雙步光子功能的光敏體系。另外，產(chǎn)生的綠硫細(xì)菌光誘導(dǎo)跨膜電位也達(dá)800毫伏，而且有放氧機(jī)構(gòu)。在生物進(jìn)化的歷程中，又產(chǎn)生了紫色細(xì)菌。③ 在光場(chǎng)作用下分子的光致異構(gòu)、取向、重排等物理運(yùn)動(dòng)過程④ 發(fā)光器件的失效機(jī)制（4）光電和電光轉(zhuǎn)換原型器件研究(1) 納米生物學(xué)啟示光生物學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，功能性的亞單位均為納米尺度。至今，對(duì)大多數(shù)界面狀態(tài)了解得尚不十分清楚。② 層間界面的形成及其對(duì)光電荷輸運(yùn)的影響光子學(xué)器件通常有多個(gè)組分層來組成，層間形成界面態(tài)。激發(fā)態(tài)的各種弛豫過程直接影響分子光學(xué)和非線性光學(xué)性質(zhì)。有關(guān)的主要物理過程有：① 激發(fā)態(tài)和弛豫過程激發(fā)態(tài)是一種非平衡過程，原子或分子通過光或電等方法向其注入能量，使電子處于高能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)），處于激發(fā)態(tài)的原子或分子通過光學(xué)聲子散射、偶極—偶極相互作用等向較低的激發(fā)態(tài)弛豫。當(dāng)前的研究工作主要集中在以下方面：① 利用納米加工和納米表征技術(shù)制備具有確定粗糙度的納米表面，進(jìn)而研究這類表面對(duì)有機(jī)分子光譜增強(qiáng)的規(guī)律性，包括對(duì)喇曼光譜、吸收光譜、熒光光譜、光電壓光譜等的增強(qiáng)規(guī)律性的研究；② 研究有機(jī)分子和納米粒子的組裝體結(jié)構(gòu)對(duì)輸運(yùn)光量子的增強(qiáng)效應(yīng)；③ 在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究和完善增強(qiáng)效應(yīng)的機(jī)理。而后又相繼發(fā)現(xiàn)在金、銦、鋰、鈉、鋁、鉑、鈦等金屬表面和一些半導(dǎo)體氧化物（如NiO、TiO2等）的表面上對(duì)有機(jī)分子喇曼信號(hào)均有增強(qiáng)作用，還發(fā)現(xiàn)一些氧化物半導(dǎo)體納米顆粒對(duì)有機(jī)分子發(fā)光的增強(qiáng)效應(yīng)等。（2）有機(jī)—無機(jī)界面對(duì)光量子的增強(qiáng)效應(yīng)二十多年前，人們首次在電化學(xué)池中的銀電極表面上觀察到了吡啶分子喇曼光譜信號(hào)的增強(qiáng)（SERS）效應(yīng)，其散射截面比普通吡啶分子的散射截面增大106倍。許多分子光子器件中，分子組裝常常是量子阱或量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，因此研究這種結(jié)構(gòu)體系內(nèi)電子的量子性質(zhì)與輸運(yùn)特性，對(duì)認(rèn)識(shí)和了解介觀尺寸物質(zhì)現(xiàn)象與性質(zhì)以及發(fā)展分子光子學(xué)器件與系統(tǒng)均有重要意義。一般來講，研制分子光子器件所須設(shè)備相對(duì)便宜，制造工序相對(duì)簡(jiǎn)單，因此近年來分子光學(xué)的研究倍受關(guān)注，已成為光子學(xué)的一個(gè)重要學(xué)科分支。分子組合體是指分子間弱相互作用結(jié)合的體系，它可以是同種分子的組合，也可以是不同分子的組合。（6）量子信息科學(xué)近期的研究重點(diǎn)① 消相干與量子編碼尋找具有更強(qiáng)糾錯(cuò)或防錯(cuò)能力、更高效率的量子編碼方案；② 研究更為有效的量子受控非門；③ 研究量子密碼體系及其在信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用；④ 研究量子態(tài)的制備與操縱；⑤ 對(duì)量子通信的理論與實(shí)驗(yàn)研究。目前，人們已設(shè)計(jì)出了諸多新的原理和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)量子態(tài)的人為制備。（5） 量子態(tài)的制備與操作量子態(tài)在量子信息科學(xué)中扮演著關(guān)鍵的和獨(dú)特的角色，它是信息的攜帶者，因此量子信息的提取、傳送和處理等，實(shí)質(zhì)上就是量子態(tài)的制備和操作。這是一種觀念全新的技術(shù)，用這種方法可以突破量子噪聲極限，探測(cè)到極為微弱的信號(hào)，它可望在探測(cè)生物體電磁信號(hào)、宇宙引力波以及各種被淹沒在量子噪聲中的超微弱信號(hào)等方面獲得重要應(yīng)用。于是，人們寄希望于量子力學(xué)理論，探索非經(jīng)典的檢測(cè)方法。（4）量子檢測(cè)信息的檢測(cè)也是信息技術(shù)的一個(gè)重要方面。量子通信的研究和發(fā)展將促成現(xiàn)代通信技術(shù)的一場(chǎng)重要變革。量子態(tài)隱形傳遞(Ouantum teleportation)是量子特性在通信中的奇妙應(yīng)用，它利用基于量子力學(xué)非局域性的糾纏量子態(tài)和量子測(cè)量原理來實(shí)現(xiàn)量子態(tài)傳遞，即它將某一量子體系(如粒子)的未知量子態(tài)從一處傳送到另一處，并使該處的另一量子體系處于這個(gè)未知量子態(tài)上，而原來的量子體系仍保持在原處不被傳遞。例如，若以光子數(shù)完全確定的光場(chǎng)量子態(tài)來傳遞信息，其通信容量能夠得到實(shí)質(zhì)性地提高。目前，采用量子光學(xué)原理已成功地在光纖中實(shí)現(xiàn)了30公里的密鎖傳遞，它為量子密碼術(shù)的發(fā)展展現(xiàn)了光明的前景。量子密碼術(shù)提供了解決這一危機(jī)的有效手段，原則上能夠?qū)崿F(xiàn)不可竊聽、不可破譯的保密通信體系。當(dāng)前使用的保密通信本質(zhì)上是不安全的，雖然一次性便箋式Vernam密鑰是不可破譯的，但由于它要求通信雙方需有共享的龐大密鑰，因而在傳遞與管理等方面則極為不安全。例如，它可以提供一種真正隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，為復(fù)雜性理論研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；簡(jiǎn)單的量子網(wǎng)絡(luò)可以模擬真實(shí)的量子過程，為研究微觀世界提供直接而有效的手段等等。1995年有人采用量子光學(xué)原理在實(shí)驗(yàn)上研制成功一種量子圖靈機(jī)的關(guān)鍵性器件—量子受控非門，證實(shí)了量子計(jì)算機(jī)的可行性。例如，當(dāng)前被公認(rèn)最安全的公開密鑰密碼系統(tǒng)RSA的核心是一個(gè)幾百位大數(shù)因子分解，采用現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要宇宙年齡尺寸的時(shí)間，然而，若使用量子計(jì)算機(jī)則只需幾分鐘。這就極大地激發(fā)了物理學(xué)家們開拓研究新型計(jì)算機(jī)的熱情，經(jīng)過努力，一種以量子系統(tǒng)作為存儲(chǔ)元件、以量子態(tài)作為信息單元的新型計(jì)算機(jī)原理被提出來，于是出現(xiàn)了一種“量子計(jì)算機(jī)”。（1） 量子計(jì)算機(jī)當(dāng)前，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度雖然在不斷提高，但由于不可避免的能耗以及分布參數(shù)等限制著元件集成度的進(jìn)一步提高，因此從實(shí)質(zhì)上講，單機(jī)運(yùn)算速度存在著極限值。業(yè)已證明，光的量子特性在信息領(lǐng)域有著獨(dú)特的功能，利用這些功能，就有可能在提高運(yùn)算速度、增大信息傳輸能力和容量、確保信息安全等諸多方面突破現(xiàn)有經(jīng)典信息系統(tǒng)固有的極限。它是量子光學(xué)與信息科學(xué)交叉、結(jié)合形成的一門新興的學(xué)科分支。為了滿足社會(huì)對(duì)信息日益倍增的高度需求，人們必須更新觀念，為信息科學(xué)的發(fā)展尋找和探索更新的原理與方法。根據(jù)國外的發(fā)展和國內(nèi)的實(shí)際情況，近期應(yīng)重點(diǎn)開展以下研究課題：① 壓縮態(tài)的研究A 研制實(shí)用化小型壓縮光光源——壓縮器；B 利用壓縮光進(jìn)行低于散粒噪聲極限(SNL)的超高精度測(cè)量；C 研究壓縮光與冷原子樣品相互作用的非經(jīng)典物理現(xiàn)象。這種高密度的光子集成，為光通信、光計(jì)算等高技術(shù)的進(jìn)一步開拓和發(fā)展開辟了美好的前景。利用CQED改變自發(fā)輻射的特性，使微腔激光器的研究取得了的可喜的成就。目前量子計(jì)算機(jī)的提出就是基于這種非定域相關(guān)性。在微腔半導(dǎo)體激光器中發(fā)現(xiàn)，自發(fā)輻射系數(shù)得到了增強(qiáng)，泵浦閾值可以大幅度