近二十年來,由龔旗煌院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在極端光學(xué)研究領(lǐng)域孜孜耕耘,不斷探索與創(chuàng)新,取得了豐碩成果。特別是,長期堅(jiān)持在介觀光學(xué)、超快光物理和光電子學(xué)方面開展基礎(chǔ)研究,在部分方向上引領(lǐng)了國際學(xué)術(shù)前沿,已經(jīng)成為極端光學(xué)領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)高地。代表成果如下:
1)在介觀光學(xué)方面,團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國家基金委重大科研儀器研發(fā)任務(wù)。率先將非線性復(fù)合材料引入到集成全光邏輯器件研究,提出激發(fā)態(tài)分子間電荷轉(zhuǎn)移增強(qiáng)非線性的新方法,克服了集成全光邏輯器件面臨的材料瓶頸限制,微納全光開關(guān)閾值光功率降低了 6 個(gè)數(shù)量級(jí),同時(shí)保持皮秒量級(jí)超快開關(guān)響應(yīng),達(dá)到了實(shí)用化要求,解決了該領(lǐng)域一直未能解決的超快響應(yīng)和低功率要求矛盾的難題。團(tuán)隊(duì)提出混沌輔助的光子角動(dòng)量轉(zhuǎn)換新原理,實(shí)現(xiàn)了光學(xué)微腔的高效、超寬譜光耦合;將微腔物理研究推進(jìn)到超高靈敏光學(xué)傳感應(yīng)用上,提出微腔模式加寬、劈裂和耗散型相互作用等多個(gè)新原理,實(shí)現(xiàn)了納米尺度單顆粒檢測。
2)超快光物理方面,團(tuán)隊(duì)建成了國內(nèi)首臺(tái)強(qiáng)場超高真空離子電子符合測量的動(dòng)量成像譜儀和載波相位可控超快激光系統(tǒng)等。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)原子分子隧道電離超低能電子精細(xì)能譜結(jié)構(gòu),揭示出庫侖相互作用對(duì)電離電子動(dòng)力學(xué)的重要影響;發(fā)展了量子蒙特卡洛理論,實(shí)現(xiàn)電子軌跡和電子電離幾率的全程跟蹤,揭示出光電子干涉起源;發(fā)現(xiàn)激發(fā)態(tài)對(duì)高次諧波輻射的貢獻(xiàn),揭示低于電離閾值的高次諧波輻射機(jī)制,提出了基于低能電子散射的阿秒條紋相機(jī)模型。
3)光電子學(xué)方面,團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展有機(jī)半導(dǎo)體光電子材料和器件的創(chuàng)新研究,在鈣鈦礦光電子學(xué)研究方向取得系列國際領(lǐng)先的成果。通過組分調(diào)控、界面載流子收集平衡設(shè)計(jì)、雙鉛源協(xié)同構(gòu)效優(yōu)化等策略,不斷推升反式鈣鈦礦光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率,始終居于國際領(lǐng)先水平;采用“溴化胍輔助二次生長”方法,顯著降低器件中非輻射復(fù)合的能量損失,在反式鈣鈦礦光伏器件中獲得超過 21%的光電轉(zhuǎn)換效率,創(chuàng)造了該類光伏器件效率的世界最高記錄。
相關(guān)成果獲“國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)”、“何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)”、“中國高校自然科學(xué)一等獎(jiǎng)”等重要獎(jiǎng)勵(lì),3 次入選“中國高校十大科技進(jìn)展”。團(tuán)隊(duì)入選了“國家基金委創(chuàng)新研究群體”和“科技部創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”,涌現(xiàn)出眾多具有國際影響力的優(yōu)秀中青年學(xué)者,現(xiàn)有中科院院士 1 人,長江學(xué)者 5 人,杰青 7 人等。