新闻网讯 近期，武汉光电国家研究中心陆培祥教授领导的“强场超快光学”创新研究群体在阿秒超快动力学、合成维度光子调控等方面取得系列重要研究进展，相关成果分别发表在《自然∙光子学》（Nature Photonics）、《物理评论快报》（Physical Review Letters）、《自然∙通讯》（Nature Communications）、《先进光子学》（Advanced photonics）、《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）上。

原子/分子层面的微观结构及其内部超快动力学过程决定了物质的宏观属性。对原子分子超快动态过程的研究是认识物质性质和状态变化物理本质的关键。最近，兰鹏飞教授提出了一种基于高次谐波的分子结构超快成像方法（high-harmonic structure imaging，HHSI）。利用分子高次谐波回复偶极矩对分子几何结构的敏感依赖关系，成功提取了不同阶次谐波辐射时分子的瞬时结构，进而实现了对分子动态结构的高时空分辨成像，时间分辨率达到100阿秒（10^-18s），空间分辨率达到亚皮米（10^-12m）。这一成果以“Ultrafast Picometer-Resolved Molecular Structure Imaging by Laser-Induced High-Order Harmonics”为题，于7月10日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

同时，团队青年教师何立新副教授基于分子排列技术对分子碰撞耗散过程进行了研究。通过在实验中测量低气压条件下氮分子排列信号衰减率随气体密度的变化，同时与理论上量子计算进行对比，首次揭示了分子排列耗散过程中的非久期效应，并且发现低压气体介质中非久期效应可以持续数十皮秒甚至更长。这一研究结果挑战了传统的观点，使人们对耗散环境中的分子动力学过程有了更深的认识，以“Unveiling nonsecular collisional dissipation of molecular alignment”为题，于7月16日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

8月7日，《物理评论快报》(Physical Review Letters)发表了团队的一项国际合作研究成果“Bidirectional cascaded superfluorescent lasing in air enabled by resonant third harmonic photon exchange from nitrogen to argon”。团队新进教师聂赞教授联合美国加州大学洛杉矶分校、德国马克斯-波恩研究所的合作者提出了一种产生背向空气激光的新方案。该方案利用261 nm的紫外泵浦光同时共振激发大气中的氮气和氩气，通过从氮气到氩气的三次谐波光子交换机制，可在大气环境下在前向和后向同时产生波长为1409 nm和752 nm的级联空气激光，并通过泵浦-探测实验测量，证实这种级联空气激光是由超荧光引起。同期Physics杂志以Synopsis的形式专题报道了该工作。

9月9日，《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线发表了团队另一项有关固体谐波的最新研究成果“Bloch-Wave Phase-Matching of High Harmonic Generation in Solids”。兰鹏飞教授和青年教师李亮提出了固体高次谐波产生的布洛赫波相位匹配（Bloch-Wave Phase-Matching）机制。利用固体高次谐波产生过程与传统非线性光学中耦合波的传播过程的内在一致性，将传统非线性光学中的传播相位匹配推广到了一般的参数空间，发现了一般固体高次谐波产生过程中不同布洛赫子波之间的相位失配现象。类比传统相位匹配方法，还理论演示一种利用结构晶体调控能带实现相位匹配的方案，在最佳相位匹配条件下，可以实现高次谐波产率近3个数量级的增强。这一研究成果解决了人们长期以来关于固体谐波转化率远低于预期的疑惑，同时，为将来进一步实现高效全固态XUV光源提供了全新的思路。 《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）9月9日还在线发表了团队另一项成果“Efficient spectral broadening and few-cycle pulse generation with multiple thin liquid films”。不同于传统基于气体和固体非线性介质，研究团队提出了基于液体薄膜实现飞秒激光脉宽压缩的新方案，并在实验上将脉宽为35飞秒的激光脉冲直接压缩到3.9飞秒，这为实现大能量少周期飞秒激光提供了新的途径。

团队周月明教授等人将光电子干涉方法拓展到光电离的非偶极效应中，提出了非偶极阿秒光电子干涉仪，在阿秒时间尺度研究了氦原子单光子电离非偶极动力学过程。这项工作为研究光电离非偶极阿秒动力学提供了可靠的具有皮米空间分辨和阿秒时间分辨的实验方法，且可拓展到不同的原子分子。这一成果以“Attosecond-resolved non-dipole photoionization dynamics”为题，于1月10日发表于《自然·光子学》（Nature Photonics）。

在合成维度光子调控研究方面，秦承志副教授、王兵教授于6月27日在《自然∙通讯》（Nature Communications）上发表了题为“Observation of discrete-light temporal refraction by moving potentials with broken Galilean invariance”的研究论文，提出了移动光学势垒时间折射的概念，建立了伽利略协变性破缺引起的全新折射定律：揭示了移动势垒折射对势垒移动速度的选择定则(即量子化移动速度条件)，实现了整数速度下无反射/分数速度下有反射的折射效应、既无反射又无折射的透明势垒和相对论极限下狄拉克震颤效应(Zitterbewegung)的折射。

8月20日，团队成员又在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表了题为“Temporal Goos-Hänchen Shift in Synthetic Discrete-Time Heterolattices”的研究论文，提出并测量了离散时间反射中的时域古斯-汉森位移(Goos-Hänchen Shift), 将传统空间波动光学概念推广到时间维度，不仅揭示了时域古斯-汉森位移受时域倏逝波衰减和振荡因子同时调控的全新规律，而且测量了单界面、双界面时间反射对应的古斯-汉森位移并揭示了两者的物理关联(前者是后者的极限情况)，还提出利用多次反射累计测量的方法提高微小古斯-汉森位移的测量精度。

另外，团队成员将时不变的恒定光子规范势推广到时变规范势，并在时域晶格中成功观测到光子超布洛赫振荡及其振荡坍缩效应，相关成果于7月3日发表于《先进光子学》（Advanced Photonics），题为“Observing the collapse of super-Bloch oscillations in strong-driving photonic temporal lattices”。另外将光子规范势概念从合成维度推广到空间维度，基于环形微环阵列构造了光子等效磁通，提出利用光子磁通量偏置实现反宇称-时间对称(Anti-parity-time symmetry)相变的机制，将光子规范场概念与非厄米光场调控联系了起来，相关成果于2024年1月22日以题为“Gauge-Flux-Induced Anti-PT Phase Transitions for Extreme Control of Channel-Drop Tunneling”发表于《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）。

2024年，陆培祥教授带领“强场超快光学”创新研究群体已发表高水平科研论文多篇，其中Nature Photonics 1篇，Physics Review Letters 5篇，Nature Communications 1篇，Advanced photonics 1篇，Laser & Photonics Reviews 2篇。这是团队多年来坚持面向科学前沿开展科学研究、坚持引育并举充分发挥人才优势的结果。在陆培祥教授的带领下，目前团队有“80后”杰青1人，优青2人，青千/海优2人，青长2人，团队非常重视研究生的培养，注重研究生的理想信念教育，坚持将研究生思想工作融入学术指导和日常管理中，严格要求，率先示范。在师生的努力下，研究生培养质量明显提升。