结构光场具有特定的空间相位、空间振幅、空间偏振分布，通过光与原子的非线性相互作用将光场信息编码到原子介质中，对其折射率、极化强度等参数进行空间调制，实现动态调控、模式转换或精密测量，在光通信、量子信息、光学成像等领域具有广泛应用前景。非线性频率转换提供了一种全新的途径来操控激光的频率，同时在空间结构光场的驱动下克服了传统高斯光束维度单一的局限性，发展出多个人工操控的自由度。结构光场的非线性调控是非线性光学领域重要的研究方向之一，使得在全维度、全波段精密操控和分析光学信号成为可能，有力推动了光场产生、传输、操控以及检测技术的发展。实验室基于铷原子介质构建了灵活可控的非线性光学系统，利用四波混频、自相位调制、交叉相位调制、偏振调制等技术实现了光学信息的实时传输、光学特性的精密测量、以及光场模式的动态调控，目前的研究内容包括：(1) 基于高斯-贝塞尔光束的z扫描增强测量技术；(2) 基于空间自相位调制的轨道角动量识别方法；(3) 基于矢量光束的单帧偏振分辨光谱；(4) 完美庞加莱光束的非线性频率转换研究；(5) 时空结构光束的非线性频率转换研究。
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1) Trans-spectral transfer of spatio-temporal optical Ferris wheel with nonlinear wave mixing, Photonics Research, 12, 2559 (2024).
2) High-Fidelity Frequency Converter in High-Dimensional Spaces, Laser & Photonics Reviews, 18, 2400368 (2024).
3) Sensitivity enhancement of nonlinear refractive index measurement by Gaussian-Bessel beam assisted z-scan method, Optics Express, 30, 7291-7298 (2022).
4) Identification of orbital angular momentum using atom-based spatial self-phase modulation, Optics Express, 31, 13528-13535 (2023).
5) Spatial mapping of the polarization-resolved spectrum based on vector-beam-assisted nondegenerate four-wave mixing, Optics Letters, 48, 303-306 (2023).
