长久以来，物理学家和化学家都梦想着可以从实验中对分子轨道进行成像研究，从而直接探索原子、分子或新型纳米结构的电学、光学和化学特性。在分子体系中，最高占据分子轨道（HOMO）和未占据分子轨道（LUMO）统称为“前线轨道”，它们决定着分子的电子得失和转移能力，进而决定分子间反应的空间取向等重要性质。确定分子轨道特性主要有飞秒激光光谱学和扫描探针显微镜等方法，这些方法引起了研究人员的广泛兴趣，但有局限性。例如，基于超短激光脉冲驱动的分子高次谐波辐射只限于研究简单的气体分子，基于扫描...

算力、算法和数据：人工智能发展的“三驾马车”以深度学习为核心的人工智能正在推动人类社会向着智能时代不断迈进，而算力、算法和数据则是驱动人工智能发展的“三驾马车”。其中，因芯片制程不断逼近其物理极限，传统电子计算的算力供给能力与人工智能催生出的巨大算力缺口之间的失配越来越大，这意味着我们亟需寻找新的算力增长点以满足智能时代的海量算力需求。由于深度学习中80%以上的计算都是矩阵-矩阵乘加运算[1]，而矩阵计算在传统冯·诺伊曼型计算系统中运行会产生庞大的数据访存需求，这将导致计算能...

一、引言高强度飞秒激光在介质中传输时，在多种非线性效应的共同作用下，可以克服衍射极限进行自引导传输，并产生等离子体通道。这一现象被称为飞秒激光成丝。凭借钳制光强高、传输距离远、可在复杂大气环境中穿行的优势，飞秒激光成丝在远程大气污染监测方面展现出巨大的优势。光丝激光雷达技术可以实现大气多物态、多组分同步监测，包括对金属、盐气溶胶、气体、液体、生物成分等的监测，有望弥补传统大气污染探测激光雷达的不足。面向大气污染远程探测的应用需求，提高探测信号的强度及信噪比对光丝激光雷达技术发...

如何获得高质量、高精度的激光是激光技术基础研究和应用研究中广受关注的课题，而人工智能算法正是实现激光光束质量预测和调控的有效手段。针对现有简单仿真模型对复杂光学系统预测能力不足的问题，哈尔滨工业大学刘国栋团队将深度神经网络与Frantz-Nodvik方程相结合，提出了一种优于传统拟合方法的大功率ICF激光系统中主放大器输出能量预测新方法（图1）。国防科技大学周朴团队不仅利用深度学习技术实现了少模光纤激光器光束传播因子M2的准确预测，还通过深度学习网络补偿和优化算法消除了高功率...

研究背景高功率飞秒激光在太赫兹产生、阿秒脉冲产生和光学频率梳等科研领域和工业领域有着重大应用价值。基于传统块状增益介质的锁模激光器在高功率下受到热透镜效应的限制，目前输出的最大功率在20W左右。薄片激光器利用多通泵浦结构，将泵浦光多次反射至厚度为百微米量级的片状增益介质上，以实现高效率的泵浦吸收。极薄的增益介质结合背向冷却技术，大大减小了热透镜效应与非线性效应的影响，可实现更高功率的飞秒脉冲输出。结合克尔透镜锁模技术的薄片振荡器，是目前获取脉冲宽度为百飞秒量级的高平均功率激光...

研究背景正如没有相同的两片叶子一样，世界上也没有一模一样的两个细胞。细胞作为生命的最小单位，承载着许多绚丽生命现象的发生。每个细胞都是无二的，异质性是细胞的天然特性之一，看似相同的一群细胞，其内部有可能存在着本质的差别。研究单个细胞可以很好的认识到细胞异质性，更好的对疾病进行解读。单细胞分析对细胞异质学、遗传代谢、基因工程领域及毒性检测方面的研究具有重要意义，而单细胞分析的前提是捕获单个细胞并形成单细胞阵列。目前，常用的细胞捕获方法大多数与微流控技术相结合，主要包括单光束激光...

研究背景光电探测器是一类具有代表性的光电器件，可根据各种原理将光信号转换为电信号，在高速光通信、航空航天、深空探测、环境监测等领域具有广泛应用。根据光电探测器的工作波长，分为宽带光电探测器和窄带光电探测器。宽带光电探测器波长范围覆盖紫外，红外和可见光区域，主要应用在多色光探测和成像方面，窄带光电探测器可用于光学成像、通信和生物传感等方面。金属纳米颗粒的表面等离激元共振效应（SPR）是由入射电磁波诱导金属纳米颗粒共振产生的，对入射波长敏感性高，基于金属纳米颗粒的钙钛矿光电探测器...

研究背景双光子激光直写是一种新兴的微纳加工手段。该技术利用飞秒激光使光刻胶在激光焦点位置发生双光子聚合，特征尺寸可达百纳米级，结合压电位移台或激光扫描器件可实现高精度任意三维结构制备。目前，该技术已被广泛应用在微纳光学、材料、生命科学、微流控、微机械、集成光学等多个重要领域。多光束并行刻写技术可有效提升刻写速度，是双光子激光直写技术进一步提升与发展的重要途经，有望实现高精度、大尺寸结构的高速加工。然而目前的并行刻写技术在产生方式、刻写策略以及拼接精度方面还有不少问题，需要不断...