超短脉冲激光整形光谱物理及应用

实验上实现多维超短脉冲激光整形技术并应用于生物分子、功能分子以及纳微光学功能结构的超快光动力学研究及其调控。以理论和实验结合揭示体系能级间的光谱-能量-时间-形状关系， 从理论上给出有效的描述方式和方法。通过光谱整形技术对具有相同生色团而连接位置不同的生物分子进行选择性激发，从光谱和光过程来分辨和调控这种具有差异的生物分子的整形光场调控动力学过程，揭示生物分子（荧光蛋白等）的激发态能级结构及其与溶剂的作用，并实现生物分子的激发态的控制；运用整形光场来调控光功能分子、表面等离激元的共振耦合和相互作用，实现对分子光动力学过程和微纳结构激元传输的控制。

项目很好地完成了各项计划内容。成功建立了操纵激光脉冲形状的脉冲多维整形系统(“4f系统”)，并将脉冲整形技术与单粒子荧光显微探测技术相结合，实现了高阶色散补偿的单粒子双光子显微系统。通过理论和实验相结合的研究方式，研究了体系能级间的光谱-能量-时间-形状关系，并将脉冲整形技术应用于纳米结构体系、原子分子体系的相干控制和飞秒生物动力学过程研究等领域。围绕超快生物光子学及其调控、原子分子电离过程精确测量和控制、飞秒光场自旋、偏振等的调控及其应用、纳微光子结构对光场发射及传输的调控等重点研究方向开展工作。利用整形技术，通过在纯相位空间光调制器上加载能够引入轨道角动量的相位掩膜来对光束进行空间整形，使其焦点具有三维可调控空间构型，实现更加精细复杂的微纳结构的制备。制备出三维螺旋结构。飞秒直写技术制备了高品质的回音壁模式聚合物微腔，可以为腔量子电动力学模拟、表面等离激元微腔等研究提供新的实验平台。. 项目执行期间，在PRL, Adv. Mat.等刊物发表相关论文80篇，在国内外学术会议上做邀请报告二十次，部分研究工作入选“2012年度中国高等学校十大科技进展”。培养博士后2名， 博士和硕士毕业生16名，其中博士生黎敏、路翠翠和柴真获得王大珩高校学生光学奖。项目负责人龚旗煌获得2016年度 “何梁何利基金科学与技术进步奖”。