基于有机微纳晶光腔的圆偏振激光有机圆偏振激光因其兼具圆偏振发射和激光特性，在信息加密、3D激光显示等领域有着重要应用潜力。然而，常见的有机激光材料通常表现出弱的圆偏振发射行为，而具有高圆偏振度的手性发光材料设计很难兼顾激光特性。我们开发的非手性有机微晶光腔能很好的弥补上述缺陷。通过将有机晶体引入光学平板微腔，基于晶体的各向异性和优异的激光增益，利用微腔的光子自旋轨道耦合作用诱导光学圆偏振模式劈裂，实现glum高达1.2的圆偏振的激光发射。该方法可为未来三维激光显示、信息存储等领域的圆偏振激光设计提供新的思路。
基于深度学习的超快结构光超分辨显微成像重建结构光照明显微成像（Structured Illumination Microscopy，SIM）技术凭借它成像分辨率高、光毒性弱等优点被广泛应用于生物医学成像领域。但是SIM在获取高的分辨率同时一般需要采集9张宽场调制后的图像进行重建，牺牲了时间分辨率。随着压缩超快成像（Compressed Ultrafast Photography, CUP）技术的出现，这种基于压缩感知的技术，加快了成像的速度。如果将结构光照明显微成像技术和压缩超快成像技术相结合，这样则可以同时提高成像系统的时间分辨率和空间分辨率。本论文基于上述思路提出超快结构光超分辨显微成像：基于结构光超分辨显微成像和压缩超快成像的物理模型，建立仿真数据库，生成预训练的数据集，然后利用深度学习网络(Nonlinear Activation Free Network, NAFNet)训练进而提高成像效率。
基于相干合成系统的高阶贝塞尔-高斯光束产生贝塞尔光束是一种典型的无衍射光束，具有无限延展的光场分布、无穷大的光束横截面积，以及经过障碍物后极强的自愈性，在激光加工、大容量光通信等领域中具有重要的应用。而基于激光阵列相干合成产生的结构光场在保证高功率涡旋光输出的同时，也可保持较高的OAM纯度以及高能量集中度。本文提出了一种圆环形排布的大阵元相干阵列，通过活塞相位调制可生成高阶贝塞尔-高斯光束。利用达曼涡旋光栅，可对生成光束的模式特性进行检测和解耦，为相干合成系统合成结构光场的探测提供了一种可靠的方案。通过该方案，为激光阵列相干合成产生的结构光场在自由空间大容量光通信领域的应用奠定了一定的基础。
基于回音壁腔滤波的窄线宽光纤激光器功率特性研究窄线宽光纤激光器在分布式光纤传感，高分辨力光谱分析，相关光通信领域具有重要应用，通过采用高Q值回音壁腔作为滤波元件的光纤激光器线宽压缩方法受到研究者普遍关注。本文构建基于高Q值回音壁腔滤波的光纤激光器系统，并测量其输出线宽为3kHz，显著小于无回音壁腔滤波的同类激光系统；同时，本文通过实验测试发现，加入高Q值回音壁腔滤波器会显著改变激光系统的输出功率特性，本质原因为改变了系统的损耗特性，为获得最佳激光输出功率，需要重新调整掺铒光纤长度。在本文的激光系统中，加入回音壁腔的系统最佳掺铒光纤长度为0.7m，无回音壁腔的同类系统最佳掺铒光纤长度为0.5m。
利用超冷原子和光场合成扭曲双层材料在凝聚态物理领域，扭曲的双层石墨烯材料中已观察到强关联和超导性，激发了对其基础和应用物理方面的极大兴趣。我们这项工作是在一个超冷原子量子模拟平台上实现和研究了扭曲双层晶格中的超流体，该平台基于自旋依赖光学晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚，每个自旋态的原子只感受到一组晶格，层间耦合可以通过自旋态之间的微波耦合来控制。通过这一强大的超冷原子量子模拟平台，可将用于模拟扭曲双层石墨烯，研究其强关联和超导电性的基础物理，以及在这一新体系中，还有例如不同的光晶格的结构、玻色费米混合系统、高轨道的自由度、平带以及超导特性等诸多科学问题有待研究。
强激光薄膜和准三维亚波长结构器件强激光系统的快速发展对光学器件提出了更加极限和综合的要求，报告主要介绍同济大学在多功能强激光薄膜和准三维亚波长结构器件方面的研究进展。在强激光薄膜方面，揭示了“局域强点”诱导薄膜器件激光损伤的物理机制，由此提出了新结构、新材料和新技术，显著提升了强激光薄膜性能。在准三维亚波长结构器件方面，阐明了完美异常偏折的物理要求，提出了一维多层膜结合二维超表面的准三维亚波长新结构，通过传输波和布洛赫波的高效耦合增强了系统非局域调控能力，首次实现了效率优于99%的光频单波长和宽带异常偏折器件，有望推动新型波束扫描系统的发展。
二维半导体的新物理及光电器件应用层状二维半导体由于其许多独特的物理和光电性质受到广泛关注，特别是稳定的激子及各种激子复合体的存在，使得激子复合体在二维半导体光电物理过程中起着决定性的作用。我们首先讨论二维材料中新的激子物理，如激子、三子、及高阶复合体的实验验证，特别是新的高阶不可约复合体（准粒子）的新实验验证，并探讨这些复合体相应的发光过程及器件应用，包括极低密度下的受激辐射及光学增益的验证。作为器件应用的例子，我们讨论基于二维材料的纳米激光器，二维材料双异质结的实现等。
近红外高浓度掺杂石英光纤及其单频激光应用单频光纤激光具有噪声低、相干长度长以及谱功率密度高等特点，在激光雷达、引力波探测、高精度传感、以及非线性频率变换等领域有广泛的应用需求。与其他多组分玻璃光纤相比，石英基质光纤具有熔接损耗低和系统稳定性高等优势，在实际的单频激光应用中表现出无可比拟的优越性。本报告将介绍近年来上海光机所研制的钕、镱、铒、铥四种稀土离子的高浓度掺杂光纤的研究进展，及其分别在0.9μm、1.0μm、1.6μm、2μm波段单频激光应用方面的最新结果。
基于MnPSxSey二维材料的掺镱锁模光纤激光器特性研究被动锁模光纤激光器由于具有结构简单、分立器件少、系统稳定性好等诸多优点，广泛应用于光纤通信、工业加工以及生物医疗等领域。可饱和吸收体锁模技术是被动锁模光纤激光器的常用方法，其中纳米材料可饱和吸收体由于制备方式简单、成本低、工作波段宽等特点，成为当前的研究热点之一。本文对基于二维材料MnPSxSey可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器展开研究，在掺镱光纤激光器中实现了稳定的锁模脉冲输出。MnPSxSey属于磁性二维材料，通过改变S和Se的掺杂比例，得到了MnPS2.9Se0.1，MnPS2.8Se0.2，MnPS2.7Se0.3三种磁性材料，分别将这三种材料制成三明治结构的可饱和吸收体，在掺镱光纤激光器中，均实现了稳定的锁模脉冲输出，光纤激光器全长88m，对应的重复频率为2.27MHz。在基于MnPS2.9Se0.1的激光器中获得了中心波长为1030.3nm，光谱宽度为0.5nm，脉冲宽度为1.07ns的锁模脉冲输出；在基于MnPS2.8Se0.2的激光器中获得了中心波长为1030nm，光谱宽度为0.247nm，脉冲宽度为1.6ns的锁模脉冲输出；在基于MnPS2.7Se0.3的激光器中获得了中心波长为1033.7nm，光谱宽度为0.46nm，脉冲宽度为2.2ns的锁模脉冲输出。三种材料的锁模脉冲信噪比均在60dB以上，表明了锁模脉冲的稳定性，实验结果证明，MnPSxSey具有良好的非线性光调制特性和光开关能力，有潜在的应用价值。
