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  基于這一新型光子晶體平板結(jié)構(gòu)，研究團隊完成了零維拐角模式的實驗驗證。零維拐角模式是二階拓?fù)涔庾泳w與拓?fù)淦接构庾泳w形成拐角時支持的本征模式，其中由偶極極化的一維邊界態(tài)構(gòu)建的零維拐角模式因其實驗難度大還仍未被實驗證實。團隊利用高精度微波近場掃描平臺對該零維拐角模式進行了直接成像，實驗測量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果高度吻合，提供了強有力的實驗證據(jù)。零維拐角模式為諸如高品質(zhì)因子腔模等新型光場調(diào)控提供了設(shè)計新思路，同時在增強光學(xué)非線性效應(yīng)、片上激光光源和光學(xué)傳感等方面也具有潛在的應(yīng)用前景。

已有樣品/n高速率光信息傳輸安全性問題未得到很好解決。一方面光信號截獲技術(shù)在國內(nèi)外都取得重大進展，國內(nèi)外已經(jīng)研究成功多種光通信信號的截獲裝置。另一方面，量子計算等高性能計算技術(shù)的快速發(fā)展，嚴(yán)重威脅基于密碼學(xué)的傳統(tǒng)加解密通信技術(shù)的安全性。已有的抗截獲光通信技術(shù)，或者是安全性受到高性能計算挑戰(zhàn)（電域數(shù)據(jù)加密）；或者是受色散及信道噪聲影響，難以實現(xiàn)長距離傳輸（光混沌）；或者是受光器件限制，難以實現(xiàn)高安全性；或者是雖然安全性

本技術(shù)利用光子晶體微球的顏色對待測生物分子進行編碼，一種顏色的微球可以檢測一種分子，與微孔板或者微流控芯片相結(jié)合，通過自動化的流體控制和光學(xué)檢測完成樣品中多個組分的同時檢測，獲得2011教育部自然科學(xué)一等獎和2014瑞士國際發(fā)明展特別金獎，同時獲專利授權(quán)10余項。本技術(shù)成果包括了光子微球、微流控芯片和自動化芯片分析檢測儀三部分，可以用于腫瘤、感染性疾病（HIV、SARS、肝炎、禽流感等）、心血管疾病（高血壓、心臟病）檢測等。希望合作研發(fā)和生產(chǎn)，投資規(guī)模在200萬人民幣左右。

構(gòu)建了多激子與單個表面等離激元模式耦合相互作用的全量子理論，給出了簡潔的實現(xiàn)強耦合作用的“量子光學(xué)極限條件”。依據(jù)該理論，研究團隊精心設(shè)計和制備出方形銀包金納米棒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了將光子局域在71 nm3 的超小模體積內(nèi)，同時，巧妙地實現(xiàn)了單激子偶聯(lián)以及小于0.9 nm的超短作用距離的精確控制，最終實現(xiàn)了單個J-aggregate激子與單根納米方棒之間高達(dá)～41.6 meV的耦合作用強度，在室溫下成功觀測到1-7個激子與單個等離激元納米方棒的強耦合相互作用。

單像素光子計數(shù)成像以一個像素的點探測器利用空間光調(diào)制實現(xiàn)二維空間分辨測量，可以在二維空間的分布中節(jié)約一個維度，相比面陣列探測器節(jié)約了成本，并能用于更多的譜段成像，同時由于大幅提高了測量光通量，在極弱光條件下具有獨特的優(yōu)勢。基于壓縮感知理論發(fā)展出的光子計數(shù)單像素相機，采用統(tǒng)計模型進行隨機調(diào)制，進而實現(xiàn)光子計數(shù)成像，該成像技術(shù)在太赫茲成像、顯微成像、機器視覺等諸多應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前缺少能夠幫助學(xué)生深刻地理解單像素光子計數(shù)成像的基礎(chǔ)知識以及壓縮感知理論的用于教學(xué)的單像素光子計數(shù)成像設(shè)備，故此設(shè)計本設(shè)備，以幫助大學(xué)生理解光子計數(shù)成像的基本原理與應(yīng)用。 圖1.單像素光子計數(shù)成像設(shè)備樣機

本發(fā)明公開了一種適用于機油噴射撞壁飛濺的試驗裝置，其包 括用于對機油進行加壓并將所述機油噴射出來的可調(diào)節(jié)供油系統(tǒng)、形 成有開口的飛濺機油收集罩、試件安裝臺、一端連接于所述開口的側(cè) 壁的導(dǎo)流板、吸附機油收集槽、分別用于承載所述吸附機油收集槽及 所述飛濺機油收集罩的第一電子秤及第二電子秤。所述導(dǎo)流板與所述 飛濺機油收集罩形成的夾角為銳角。所述試件安裝臺鄰近所述開口設(shè) 置，其用于固定連接待測板件；所述待測板件的底端與所述導(dǎo)流板間 隔預(yù)定間隙。所述第一電子秤及所述第二電子秤分別用于稱量所述吸 附機油收集槽內(nèi)收集的所述機油的質(zhì)量及所述飛濺機油收集罩內(nèi)收集 的所述機油的質(zhì)量。本發(fā)明還涉及適用于機油噴射撞壁飛濺的測量方 法。

同時利用紫外光激發(fā)的單光子過程和近紅外光激發(fā)的雙光子過程，成功獲得了雙路徑光子轉(zhuǎn)換的染料@MOF白光材料。該MOF結(jié)構(gòu)設(shè)計中的四苯乙烯骨架配體和所吸附的有機染料分子，均同時具有單光子吸收(OPA)和雙光子吸收(TPA)激發(fā)熒光的特性。經(jīng)過對材料組成、激發(fā)波長、雙光子吸收截面等諸多因素的精準(zhǔn)調(diào)控，最終成功獲得了不同含量的RhB+@LIFM-WZ-6、BR-2+@LIFM-WZ-6和APFG+@LIFM-WZ-6的染料@MOF白光材料體系，而后分別在365 nm紫外光和730~800 nm近紅外光的激發(fā)下，經(jīng)由單光子路徑和雙光子路徑過程，成功實現(xiàn)了能量下轉(zhuǎn)換和上轉(zhuǎn)換的白光發(fā)射。上述研究將不同路徑的光子轉(zhuǎn)換機制成功運用于白光發(fā)射材料的設(shè)計，并為光化學(xué)和光物理的其他相關(guān)領(lǐng)域提供了新的研究思路。

該成果創(chuàng)造性地利用高階非線性光學(xué)材料獲取醫(yī)學(xué)臨床診斷的關(guān)鍵信息。利用自主發(fā)明的雙光子熒光探針與雙光子光學(xué)CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術(shù)是山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創(chuàng)，國際、國內(nèi)均沒有同類工作。 全新的觀測技術(shù)：基于熒光探針與光學(xué)切片成像的腫瘤病理臨床診斷技術(shù)。 該成果將直接帶動三個高附加值的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)： 新材料產(chǎn)業(yè)：雙光子熒光探針 新設(shè)備產(chǎn)業(yè)：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產(chǎn)業(yè) 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)：技術(shù)人員培訓(xùn)、臨床服務(wù)產(chǎn)業(yè) 符合臨床要求的檢測流程：

北京大學(xué)物理學(xué)院顏學(xué)慶教授和盧海洋研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組提出了激光驅(qū)動光子對撞機的新方案，該方案每脈沖可以產(chǎn)生3億個Breit-Wheeler事件，并且所產(chǎn)生的正負(fù)電子對發(fā)散角只有7度，具有非常好的準(zhǔn)直性。同時，背景噪聲可以得到有效抑制，信噪比高達(dá)1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”為題在線發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和量子電動力學(xué)理論，在一定條件下光子（能量）可以轉(zhuǎn)化成物質(zhì)，這對研究物質(zhì)的起因有重要的作用。相關(guān)的理論研究始于上世紀(jì)30年代，直到1997年美國SLAC實驗室才首次在實驗中觀測到多光子碰撞產(chǎn)生正負(fù)電子對的過程。然而，對于兩個高能光子的互作用過程，也就是常說的光子對撞機，到目前為止還未能在實驗中觀測到。在光子對撞機中，光子的互作用的次數(shù)與光子數(shù)目和光子互作用截面成正比，與光子束的脈沖寬度、兩束光子束的交疊面積成反比。在過去實驗中不能觀測到光子的互作用過程是因為已有伽馬射線源的流強和亮度還達(dá)不到要求。 近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，特別是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光強將可以達(dá)到1e23W/cm3以上。當(dāng)如此高強度的激光與物質(zhì)相互作用時，大部分激光能量被吸收并轉(zhuǎn)化成伽馬射線輻射源，如果可以有效控制伽馬射線的發(fā)散角，輻射的伽馬射線將會達(dá)到前所未有的流強和亮度。 團隊研究人員在前期的工作中對產(chǎn)生超高亮度伽馬光源進行了深入的研究，首次從理論上系統(tǒng)闡明了微通道結(jié)構(gòu)靶中，縱向電場主導(dǎo)了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準(zhǔn)直性的電子束，當(dāng)這些電子束在橫向場中的相位發(fā)生反轉(zhuǎn)時，電子就會在管道邊界處產(chǎn)生強伽馬輻射。由于電子的發(fā)散角決定了伽馬輻射的發(fā)散角，因此可以獲得準(zhǔn)直性非常好的γ-ray輻射源。數(shù)值模擬中10PW激光所能獲得的發(fā)散角小于3度，亮度比之前研究報道結(jié)果高出兩個數(shù)量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅(qū)動光子對撞機產(chǎn)生正負(fù)電子對的方案設(shè)計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應(yīng)用于光子對撞機。理論計算結(jié)果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發(fā)正負(fù)電子對信號（>1e8）遠(yuǎn)高于現(xiàn)有測量技術(shù)的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過程，將提供激光驅(qū)動光子對撞機研究的新途徑，也將極大的促進雙光子BW物理的發(fā)展。未來有望依據(jù)本方案建設(shè)基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應(yīng)用裝置。 北京大學(xué)物理學(xué)院博士后余金清為論文第一作者。顏學(xué)慶教授和盧海洋研究員為通訊作者。論文合作者還包括北京大學(xué)的陳佳洱院士、馬文君研究員，広島大學(xué)的T. Takahashi教授，高能物理所的黃永盛研究員。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部重點研發(fā)專項、挑戰(zhàn)計劃和中國博士后科學(xué)基金的聯(lián)合資助。相關(guān)模擬工作得到北京大學(xué)高性能計算平臺的支持。相關(guān)文章鏈接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942

"該成果創(chuàng)造性地利用高階非線性光學(xué)材料獲取醫(yī)學(xué)臨床診斷的關(guān)鍵信息。利用自主發(fā)明的雙光子熒光探針與雙光子光學(xué)CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術(shù)是山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創(chuàng)，國際、國內(nèi)均沒有同類工作。該成果將直接帶動三個高附加值的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)： 1. 新材料產(chǎn)業(yè)：雙光子熒光探針 2. 新設(shè)備產(chǎn)業(yè)：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產(chǎn)業(yè) 3. 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)：技術(shù)人員培訓(xùn)、臨床服務(wù)產(chǎn)業(yè) "