属非线性光学和光子学领域。基于非线性光学效应的光控光全光器件是实现下一代高速信息获取与处理的关键，这种全光器件（或系统）中的多光子相干调控研究旨在突破经典调控下的科学极限，实现全新的全光调控技术和光量子器件。课题组在国家自然科学基金等项目资助下，开展了超快光克尔门和光学混频两种光控光系统中多光子相干调控、以及其在光克尔门选通超快成像与全光极化中的应用基础研究，取得了如下创新性研究成果。

（1）发现了在飞秒时域超快光克尔门中光克尔效应和光学混频两种非线性光学效应共存现象。当超快光克尔门作为时间门应用于光学成像时，光学混频效应中的能量转移严重影响成像信噪比。提出了通过调控泵浦光和探测光偏振态抑制光学混频效应对光克尔门干扰的新方法，有效提高了超快光克尔门选通成像的信噪比。

（2）针对传统的光学克尔门选通成像技术应用于发动机燃料喷雾近场区诊断时遇到的高频成分丢失问题，提出了基于多光子相互作用的外差光克尔门选通弹道光成像新方法，实现了高密度散射环境下的光学成像，有效提高了成像系统的保真度和分辨率。

（3）针对普通全光极化因共振吸收限制仅适用于微米量级薄膜材料问题，提出了非共振多光子相干激发诱导分子极化取向的新方法。通过调控作为激发光的基频光和其倍频光的偏振态，利用ω+2ω通道的双光子和ω+ω+ω通道三光子的非线性相干激发，在体材料中诱导出多种非中心对称结构，并使全光极化技术应用范围由薄膜材料拓展至体材料。基于此方法获得的2%二次谐波转换效率比普通全光极化提高了三个多量级。

（4）实现了多光子相干激发光学混频效应的电磁诱导透明增强，发现在电磁诱导透明窗口内的光学混频存在四波混频和六波混频共存现象，提出了通过调控其中的多光子相干激发控制两种效应之间的能量转换方法。发现在电磁诱导透明增强四波混频中存在极强的空间非线性调制，并伴随产生空间光孤子。通过调控其中的多光子相干激发诱导的空间非线性调制能够有效控制四波混频中的空间光孤子的形成，以及四波混频信号在空间上发生移动、分裂和旋转。

上述成果发表SCI收录论文76篇，其中在Phys.Rev.Lett.,Phys.Rev.,Appl.Phys.Lett.,J.Appl.Phys.,Opt.Express,Opt.Lett.本领域六个著名期刊上发表论文43篇。论文被SCI他引399次，其中包含NaturePhys.,Phys.Rev.Lett.等本领域顶级期刊论文对本项目成果的引用。研究成果得到了国际同行的高度关注和称赞，有六篇综述性论文介绍了本项目成果，其中Chem.Rev.(SCI影响因子45.661),Prog.Polym.Sci.(SCI影响因子26.850)和Prog.Energ.Combus.Sci.(SCI影响因子16.909)三篇长篇综述性论文用近百字篇幅专门介绍了本项目成果；激光诊断领域国际著名专家瑞典隆德大学M.Linne教授在长篇综述性论文中称赞我们的研究成果对发动机燃料喷雾激光诊断技术是令人兴奋的发展("anexcitingdevelopment”)；国际手性振动光谱研究奠基人之一美国雪城大学L.A.Nafie教授在长篇综述性论文中介绍了我们在电磁诱导透明增强四波混频的研究成果。以本项目研究成果为原理、面向燃料喷雾瞬态光学成像与诊断应用，项目组与长春第一汽车集团公司等单位联合申请的国家自然科学基金重点项目和国家自然科学基金重大科学仪器研制项目先后获批立项，该技术将为我国发动机优化设计提供数据支持。