单光子数技术是量子光学领域中非常重要的一种技术,已被广泛应用于双光子符合探测及关联调控实验。通过一张单光子计数卡和一台路由器,利用双光子符合探测原理,采用分时复用的方法,构建了三光子符合测量的硬件系统,并基于LabVIEW实现了三光子符合计数系统的软件控制。该系统可以实现双光子符合计数和三光子符合计数、实时显示与存储。该系统对六波混频过程产生的3束光进行三光子符合探测,获得了较好的实验结果。该系统可应用于量子通信研究领域的经典光源,也可应用于非线性过程产生的具有时间-频率量子关联特性的其他非经典光源。

相比于传统的光学成像技术, 近年来获得快速发展的新型多光子成像技术具有穿透深度大, 组织光损伤小, 信噪比高, 且可方便进行光学层析成像的特点, 故而被广泛应用于包括脑、肿瘤、胚胎在内的多种活体组织成像中。本综述回顾了新型多光子成像技术的诞生与发展历程, 包括微型化双光子成像技术、双光子内窥技术和三光子成像技术, 概括分析了其基本原理与成像特点, 讨论了这一领域具有代表性的最新研究成果, 重点总结了其在生物学基础研究领域和临床医学诊断中的主要应用, 并展望了其未来的应用与发展前景。可以预见, 随着激光器和光探测技术的不断进步, 多光子成像技术将会得到更大的发展与更加广泛的应用。

对Er3+/Tm3+/Yb3+共掺杂BaGa2ZnO5粉末的上转换发光特性进行了研究。首先, 通过不同的制备工艺研究了BaGa2ZnO5粉末的生成条件。XRD分析表明, 由于ZnO的高温分解, 必须密封烧结并增加ZnO用量才能制备出BaGa2ZnO5。其次, 测量了Er3+/Tm3+/Yb3+共掺杂BaGa2ZnO5粉末在980 nm LD激发下的上转换发射光谱, 发现存在8个较强上转换发射峰, 其中480 nm和798 nm对应于Tm3+离子能级跃迁, 其他上转换峰对应于Er3+离子能级跃迁。另外, 测量了980 nm LD不同激发功率对应的上转换发射峰强度, 并根据激发功率-上转换强度曲线拟合得到了各发射峰对应的多光子吸收过程。最后, 根据上转换发射光谱和CIE 1931标准数据计算了样品粉末的色坐标为(x=0.415 1, y=0.479 4), 比较接近白光色坐标, 说明所制备的粉末样品具有产生上转换白光的前景。

为研究强光激励下纳米氧化锌发光机制,以气相传输法制备的冠状样品为对象,室温下以1 100 nm与1 150 nm脉冲激光以及350 nm氙灯对其进行激励,观测光致发光谱.根据光强关系和强场与物质作用的三阶微扰理论,认为 1 100,1 150 nm激光激励下的样品的紫外与可见光波段的辐射机理分别归因于样品中三光子吸收和二次谐波效应.同时,基于激子非弹性碰撞复合机制,对紫外辐射的红移现象进行了分析.

稀土离子材料量子剪裁的研究能有效的提高基质发光材料的发光效率, 近年来量子剪裁也不断的在太阳能电池领域取得比较重要的位置。利用稀土离子掺杂材料能有效的获得三光子量子剪裁能拓展太阳光谱的响应范围, 同时在太阳能电池中产生多个电子空穴对, 电子空穴对多元化有效的减少能量损失以及太阳光谱利用范围的拓宽有效提高了太阳能电池的效率。根据量子剪裁的理论设置相应的具有下转换系统太阳能电池的物理模型及等效电路图, 根据太阳能电池效率计算的细致平衡原理求得其最大的极限效率。把稀土离子三光子量子剪裁应用于实际太阳能电池的应用价值进行粗略的估算, 三光子量子剪裁系统后置太阳能电池时可以得到最大效率为58.58%, 与Trupke双光子下转换模型相比效率有很大的提高。三光子系统后置太阳能电池理论模型的设置比较好的证明了稀土材料三光子量子剪裁对于推进太阳能电池课题的发展具有重要意义。

为了研究分子结构对三光子吸收的影响, 合成了两种新型芴类衍生物, 分别是2,7-二(2-4(甲氧基苯基)乙炔基)-9,9-二辛基-9H-芴(A)和2-溴-7-(2-(4-甲氧基苯基)乙炔基)-9,9-二辛基-9H-芴(B), 采用1064nm的Nd∶YAG激光器测试其三光子吸收截面的方法, 得到了它们的三光子吸收截面分别高达(6.03±0.6)×10-76cm6·s2/photon2和(4.25±0.4)×10-76cm6·s2/photon2的结果, 在高斯03软件下, 用密度泛函方法对这两个分子进行了结构优化, 并用含时密度泛函理论计算了它们的激发态能量和电子轨道。结果表明, 分子内电荷转移方向对三光子吸收存在影响。

理论分析了双光子和三光子吸收对非线性材料差频产生太赫兹(THz)波的影响，在不同抽运功率下，计算了相位失配情况下晶体的最佳作用长度和THz 的最大量子转化效率，并将其与相位匹配情况进行对比。研究结果表明，抽运功率不太高时，多光子吸收对差频产生THz 波影响不大；随着抽运功率的提高，多光子吸收的影响变得显著；抽运功率较高时，相位匹配与相位失配情况下，双光子和三光子吸收效应都增加了晶体的最佳作用长度，降低了THz 的最大转化效率。研究了降低多光子吸收的方法。

利用Heck反应合成了一种新型的共轭长链的芴类衍生物，研究了它的线性和非线性光学特性。测试了它在石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺（DMF）四种不同极性溶剂中的紫外吸收和荧光光谱特性，结果表明溶剂极性对新物质紫外吸收光谱和荧光光谱有一定程度的影响，随着溶剂极性的增加，吸收光谱和荧光光谱均红移。在激发波长为1064 nm皮秒激光器作用下，测试了新物质的光学非线性光限幅效应，结果显示其透射率随入射光强的变化呈现非线性降低，限幅效应明显。根据分析得出，此光限幅效应是由三光子吸收引起。通过数据拟合，得出了新物质的三光子吸收系数γ为5.4×10-21 cm3/W2及相应的三光子吸收截面3为7.3×10-77 cm6·s2。

可见光波段激光“多色多光子光谱技术”应用到生物样品方面可替代紫外光, 因为紫外光容易将生物分子打成碎片而破坏生物分子。 可见光波段的激光多色多光子有选择地多步激发同样可达到紫外光所激发的能级位置, 甚至可达到更高的激发能位, 并不破坏生物样品, 分辨率﹑灵敏度﹑选择性和探测目标的准确性更高。 用一束二倍频Nd∶YAG激光(重复频率10次·s-1)同步泵浦三台脉冲可调谐染料激光器、 含微通道板组件的飞行时间质谱仪、 纳秒示波器和Boxcar等测量了UI的多色三光子共振光电离谱和高时间分辨激光光谱； 文章多项创新点在于: 首次用激光诱导量子布居的图型法, 给出了在三色三光子共振光电离实验中单色和双色三光子共振光电离谱峰产生的原因； 解决了如何避免产生单色和双色峰的问题, 也就是解决了如何避免产生“假峰”的问题, 使多色三光子共振光电离纯度显著提高； 在此基础上, 不仅将相距很近、 能级位置仅差0.642 cm-1、 很难分开的铀同位素A和B两个谱峰很好地分开了, 而且分别测得了这两个能级的激发态寿命值等。 此技术不仅限于铀光谱研究, 更重要的是提供了它的通用性新信息。 这项基础研究新方法和新技术可扩展到生物和医药样品激光检测和分析研究领域。