本研究组主要从事强场超快光学，高能量阿秒光源产生与操控的研究，包括以下三大研究方向：

一、阿秒光学

在向科学顶峰攀登的征途中,光子学在不断地创造新的纪录,这些极端的光子学在什么是可能的和什么是尚不可能的极限之间拼搏,把尚不可能的极限不停地推向无限。表现为：采用光学技术可获得极短的脉冲、极小的尺寸、极高的准确度、极高的灵敏度和极高的时空分辨率等等。 针对这些重要的科学前沿问题，本课题组开展的相关研究工作包括：具有极端时间尺度的阿秒光源的产生，极端时间尺度下的原子、分子动力学过程的高时空分辨探测研究等。

研究内容：

（1）阿秒高次谐波光源产生及阿秒量子调控研究

开展基于高次谐波产生的极紫外阿秒光源产生的研究，探索实现单阿秒脉冲输出的新机制 。正在研究的关键问题有，高效率单阿秒脉冲的产生，突破百阿秒壁垒实现亚百阿秒级阿秒脉冲的输出，并开展阿秒光源在超快探测中的应用研究。项目主要来源于重大科技专项 和国家自然科学基金等。

（2）原子分子强场电离、解离量子动力学研究

开展飞秒、阿秒激光脉冲激发下的原子、分子电离和解离等强场基本物理过程的研究，包括对强场电离时间的精密测量、电子关联特性研究与控制，以及对电子局域化的相干控制等。 项目主要来源于973项目和国家自然科学基金等。

（3）分子轨道结构超快探测与成像研究

基于分子在飞秒激光驱动下 的“自探测”现象，开展具有阿秒时间分辨和埃空间分辨的分子轨道结构的超快探测与成像研究。研究的主要内容包括：分子轨道层析成像研究，分子核振动、转动动力学研究，强场过程中动态电子波包实时演化的高时空分辨探测研究等。项目主要来源于国家自然科学基金重点项目等。

研究人员：陆培祥、 兰鹏飞、 曹伟、 祝晓松、 何立新、李亮

　

二、强场光物理

研究内容：

（1）原子分子强场隧穿电离

强激光场中原子分子的隧穿电离是许多强场超快过程的第一步，对强场隧穿电离的精确测量直接关系到其它强场物理过程的认识，以及阿秒度量学的精度。目前，人们对强场原子分子电离的认识还存在许多争议，例如，强场隧穿电离是否需要时间，绝热近似是否成立，隧穿电离的电子波包状态如何描述等。我们将致力于解决这些争议，实现对强场原子分子电离过程准确、全面的刻画。

（2）原子分子单光子、多光子电离

开展原子分子单光子、多光子电离的精密测量。结合光场时、频域精密操控技术和电子-离子符合测量技术，揭示原子、分子单光子/多光子电离过程电子的跃迁时间、跃迁前后电子瞬态位置等重要信息，建立原子分子单光子/多光子电离的精确物理图像。

（3）阿秒光电子全息

传统的光电子全息是探测物质微观结构的重要方法，具有亚原子的空间分辨率，但是它的时间分辨率约为亚皮秒量级，不能探测原子分子内部动态过程。我们将利用强场隧穿电离的电子作为光电子全息的电子源，发展具有阿秒时间分辨、亚埃空间分辨的阿秒光电子全息方法，实现原子分子内部电子超快运动过程的精密测量。

（4）强场固体超快过程的阿秒测量与操控

阿秒脉冲的超高时间分辨为追踪探测包括固体相变、电子-空穴产生等固体内部电子超快过程提供了可能，为揭示这些微观过程与固体功能特性之间的关系提供新的工具，并进一步在超短时间/超高频率响应下操控固体特性成为可能，这是光电子微纳器件从吉赫兹、太赫兹向拍赫兹响应发展的基础问题。我们研究微纳材料中的光致电子发射、电子隧穿、电子迁移效应等超快过程，揭示微纳材料中的能量传递、等离激元的集体电子行为、电子关联等规律，为阿秒时间尺度微纳材料光激发超快动力学过程的精确控制提供重要基础。

研究人员：陆培祥、周月明、黎敏、张庆斌、刘昆陇

三、超快微纳光学

研究内容：

（1）非厄米光子学

围绕金属和石墨烯等材料表面等离激元，研究纳米尺度下光与物质的相互作用新理论和新技术；构建非厄米光学系统并揭示其手性光学性质，开发新型功能纳米光子器件。

（2）拓扑光子学

  主要研究合成维度光子体系的拓扑光学性质，包括动态调制波导中的光子规范场和拓扑性质研究，动态调制时间势场中的时频演化和调控,以及离散时域晶格的拓扑特性和光脉冲调控。

（3）非线性和量子光子学

 主要研究光/电动态调制下非线性光波导中的频率和脉冲演化规律，建立高效超快光波调制技术；结合量子特性发展新型光电信息处理技术，开发高效纳米光子芯片。

研究人员：陆培祥、王兵、王凯、龙华、刘为为