（3）利用基于表面等离激元场增强特性诱导的非线性光学效应机理，实现介质非线性光学效应的增强，发现控制光对信号光的调制规律，演示一至二个对信号光调控的原理器件。
（4）发展出能精确制备亚波长尺度金属表面微纳结构，以及介质-金属复合微纳结构的方法、工艺和技术。制备出功能性表面等离激元微腔、波导结构，实现光辐射的收缩成束效应、高方向性和高极化特性。
发表论文：SCI论文35篇 申请专利：发明专利8项
人才培养：研究生30名，博士后1-2名。 B、研究内容
(1) 发展基于金属纳米结构表面等离激元效应的光子与量子电子系统相互作用的量子理论,分析基于金属表面等离激元效应辅助传输的量子相干性保持及转移的物理机制，研究基于表面等离激元特性的量子态操控方法和手段，发展亚波长金属光学器件处理量子信息的新方案。
(2) 揭示不同金属纳米结构中表面等离激元的电磁场分布规律，发展调控光子激发表面等离激元特性的手段，进而找到基于表面等离激元效应提高单光子探测效率的新方案，给出功能性设计，演示基于表面等离激元效应的快速、高效单光子探测原理器件。
(3) 研究表面等离激元场增强诱导的非线性光学效应机理, 分析非线性介质材料组成和结构分布对非线性系数的影响, 发现有效增强非线性特性的方法和手段。探索纳米结构金属和非线性材料组成的复合结构在控制光场和信号光场同时作用下，光场的性能参数对表面等离激元特性的影响, 揭示控制光场对信号光场的调控规律，探寻基于表面等离激元特性的亚波长光信息处理新方法。
(4) 发展各种能精确制备亚波长尺度金属表面微纳结构，以及纳米尺度介质-金属复合结构的方法、工艺和技术。用各种物理的、化学的方法，如离子束曝光、化学腐蚀、催化剂生长等，精确地控制和构造金属薄膜表面上的一维和二维调制结构，及金属纳米粒子的形状和尺寸，制备功能性表面等离激元微腔、波导结构，研究其中光辐射的收缩成束效应、高方向性和高极化特性。 C、课题经费： 占项目总经费的20%
课题3：超短脉冲激光与物质相互作用的超快动力学及量子相干控制研究 课题承担单位：中科院上海光学精密机械研究所
课题负责人： 刘建胜 研究员（中国科学院上海光学精密机械研究所） 主要学术骨干：张敬涛 研究员（中国科学院上海光学精密机械研究所）
曾志男 研究员（中国科学院上海光学精密机械研究所） 杨玮枫 副研究员 （中国科学院上海光学精密机械研究所）
孙海轶 副研究员 （中国科学院上海光学精密机械研究所）
A、 研究目标
（1）建立并发展能够用于描述周期量级超短脉冲激光与半导体量子阱、体材料和周期性微纳结构等介质相互作用的严格数值计算方法，揭示超短脉冲激光量子相干控制及固态系统中超快动力学过程的新现象和新机制。
（2）获知以ZnO量子点为主的电子自旋体系的弛豫以及退相干时间，利用飞秒整形脉冲，实现频域、相位、强度及偏振等多参数相干控制量子点自旋态，获得亚皮秒的自旋超快相干旋转控制。
（3）在操控微纳结构中大分子体系及其半导体微纳结构中载流子超快动力学行为、超快瞬态相干效应等交叉学科领域取得若干重大创新成果，并建立超高时间分辨和超高灵敏的新型探测技术等。
（4）实现飞秒激光激发下新型纳米材料与纳米结构的光电性能，揭示其中的关键影响因素和物理机制；利用飞秒激光微加工技术及辅助方法在纳米分散物系中制备新型的多功能集成演示器件。
发表论文：SCI 论文40 篇
申请专利：发明专利6 项
人才培养：研究生20 名，博士后2-3 名 B、研究内容
(1) 建立并发展非慢变振幅近似和非旋波近似条件下，能够用于描述周期量级超短脉冲激光与半导体量子阱、体材料和周期性微纳结构等介质相互作用的严格数值计算方法，探讨超短脉冲激光量子相干控制载波Rabi振荡、非线性激光光谱、孤子脉冲产生等瞬态相干效应，研究强耦合条件下超短脉冲激光控制固态系统中超快动力学过程的新现象和新机制。
(2) 探索以ZnO为主的量子点电子自旋动力学及其超快相干调控，一方面通过外场调控以及材料的选择获得尽可能长的自旋弛豫以及退相干时间，另一方面开拓研究飞秒整形脉冲的频域、相位、强度及偏振等多参数的高精度光场操控手段，研究飞秒脉冲与自旋量子体系的相互作用，探索量子点自旋相干态的超快旋转操作的新原理、新方法。从而在原理上进行新一代以自旋为信息载体的低功耗、高速度、高集成度量子器件的可行性探索。
(3) 发展超高时间分辨和超高灵敏的新型探测技术，研究半导体微纳结构中载流子的激发、弛豫及超快激光操控过程。探索在微纳结构中大分子及凝聚态物质在超快激光作用下电子态重组、原子分子重构和非热相变等的动力学过程和规律。
(4) 研究飞秒激光作用下微纳结构的光电性能，包括基于量子尺寸效应导致的吸收光谱、光致发光特性、纳米颗粒的表面拉曼增强效应等，并揭示实验中所涉及的新现象和新规律；进一步将纳米颗粒填充到微纳结构中形成分散物系，研制新型的微电子学、微光学及微流体多功能集成器件，为制备新一代纳米量子器件奠定基础。
C、课题经费： 占总课题经费的20%
课题4：光子的量子相干操控及其功能性光量子调控器件研究 课题承担单位：华中科技大学、中山大学 课题负责人： 陈长清 教授（华中科技大学） 主要学术骨干：周建英 教授 （中山大学） 王涛 教授 （华中科技大学）
蔡志岗教授 (中山大学)
吴志浩 副教授（华中科技大学） 杨光 副教授（华中科技大学）
A、 研究目标
（1）利用周期排列的量子点层共振介质中的量子光学效应获得光子缓存的新原理与新技术；研究超短激光脉冲在共振激发的微纳结构中的自感应透明，拉
比翻转以及间隙孤子效应所导致的光子减速、存储、释放等光子缓存功能；演示工作在近红外波段，调控时间ps～μs 量级的光量子调控物理原型器件。
（2）利用MOCVD实现多周期量子点层结构的精确控制生长，获得尺寸、形状、密度、应变以及周期性均匀的量子点层结构。获知量子点中间带极化激元模共振带隙的瞬态变化特性，建立动态理论模型，并发展出实验控制方法。 （3）建立基于逆向设计与逆向算法，并利用平面空间调制器获取微纳尺度的平面与立体光场分布的数字设计方法，提供通用的设计计算软件，建立能自动优化功能性微纳光电子器件设计与制作的工程实验装置；
（4）发展基于自适应设计与全息光刻的功能性模板制备新技术与后续加工技术，一次性制备出有重要应用价值的功能性光量子调控器件，如光子晶体波导、光子晶体微腔及其复合结构等。
发表论文：SCI论文40篇 申请专利： 发明专利10项
人才培养： 研究生30名，博士后2-3名。 B、 研究内容
(1) 研究多周期量子点层微纳结构中光场与共振激发介质的相干耦合，研究固态超快量子光学效应（如固态自感应透明过程与拉比翻转）所导致的光子缓存机制；研究多周期量子点层微纳结构中的激子受微纳结构调制所导致的超辐射效应，层间激子的光学耦合及其相干性，激子的相干辐射复合与激子退相干弛豫的关系，研究这些参数的瞬态变化特性以及共振非线性光学效应。
(2) 探索原子尺度水平上薄膜生长中各种原子动力学过程，在原子尺度上揭示薄膜生长和原子团簇形成的各种微观机制。通过原子速率方程所表示的生长动力学过程与系统趋向于低自由能位形的热力学过程来研究和确定系统的生长模式，控制量子点的尺寸和密度分布。从生长温度、Ⅴ/Ⅲ流量比、生长停顿、生长速率等多方面探索多周期量子点层结构的优化生长工艺条件，实现平面和垂直方向上均匀有序的多周期量子点层结构的生长。
(3) 利用逆向变换计算方法，如遗传、退火等算法为基本手段，发展基于光场的平面调制获取立体光学图案的设计新方案；发展建立目标光场分布函数的空间光调制器优化设置的自适应算法,合成尺度在亚微米量级的、平面或立体的光
场分布图案；发展一步法制备技术，在光敏介质中记录所产生的光强分布，精确制备出有重要应用价值的功能性光量子调控器件，如光子晶体波导，光子晶体微腔等光子器件。
(4) 基于数字电路控制的空间调制器技术，建立计算机控制的反馈回路控制系统，发展可根据光强分布的目标函数自动产生特定目标光场的自适应技术，并建立相应的实验系统。利用相位控制的多光束干涉的图案变化，作用于液晶、光折变晶体以及激光增益介质，产生相应的微纳尺度分布图案，并产生相应的信号输出，并优化微纳结构的输出函数。 C、课题经费： 占总课题经费的27%