1. 国家自然科学基金优秀青年基金项目,狄拉克微结构中的光传输与新物理,2020/01—2022/12， 主持

2. 国家重点研发计划重点专项项目，具有拓扑、分形特性的空间光场的调控及非线性效应，2017/07-2021/06, 科研骨干

3. 国家自然科学基金面上项目，光诱导蜂窝型光子晶格中与赝自旋相关涡旋现象的研究，2017/01-2020/12, 主持

4. 国家自然科学基金面上项目，整形脉冲对光纤中色散报产生的优化与调控研究，2016/01-2019/12, 参加

5. 国家自然科学基金青年项目，非线性周期结构中离散光涡旋现象研究， 2014/01-2016/12，主持

6. 科技部“973”计划课题，基于等离激元结构的材料制备与红外光电转换增强效应研究，2013/07-2017/08，科研骨干

7. 科技部“973”计划课题，纳/微结构中光学非线性增强机理及光调控研究，2013/07-2017/08，科研骨干

8. 教育部博士点新教师基金项目，类石墨烯型光学微结构制备及光传播特性的研究， 2013/01-2015/12，主持

• 1. 揭示动量空间与实空间拓扑转换的普遍规律[Nat. Commun., 11,1586(2020)]

近年来，在凝聚态物理和材料物理中，材料的拓扑性质成为了大家研究的热点。量子霍尔效应和拓扑绝缘体等现象中所蕴含的拓扑物理吸引了众多领域研究者的兴趣，受拓扑保护的边缘态也已经在凝聚态、光学和声学等众多量子和经典波动系统中实现。材料的拓扑性质是来自于动量空间的能带结构，并且通常由拓扑不变量‘陈数’来描述。狄拉克材料作为一种特殊拓扑材料，其拓扑特性来自于动量空间的拓扑奇点—称为狄拉克点。光学中，涡旋光是实空间具有相位奇点的新颖空间结构光场，具有拓扑特性和轨道角动量，也是目前光学研究中的前沿热点。探究这两种不同空间拓扑结构之间的内禀关联性对于深入理解不同领域的拓扑物理现象具有重要的意义。

在该工作中，我们以赝自旋为S=1/2和赝自旋S=1的狄拉克光子晶格为平台，实验上利用赝自旋涡旋光激发狄拉克点附近的模式，实验观测和理论证明了赝自旋涡旋拓扑荷转换的数目正好等于动量空间狄拉克点贝里相位的绕数，该拓扑荷转换过程由狄拉克点的拓扑特性决定。这些结果表明可以通过实空间赝自旋涡旋光拓扑荷的转换来测量狄拉克点的拓扑特性。此外，理论结果证明赝自旋涡旋拓扑荷的转化规律不仅可以可推广到任意整数或半整数的赝自旋体系，而且，对于具有三维动量空间的拓扑奇点，比如具有三维外尔点的体系也同样适用。这证实了拓扑转换从动量空间到实空间的映射规律的普适性。该工作不仅为深入理解拓扑物理现象提供了一个新的视角，而且对凝聚态物理、冷原子物理等其它领域中相关拓扑现象的研究具有重要借鉴意义。

• 2.光子石墨烯中的赝自旋角动量的观测[Nat. Commun., 6 , 6272(2015)]我们在石墨烯型光子晶格（也称为 “光子石墨烯”）中首次实验证实了石墨烯结构的“赝自旋”(pseudospin)具有真正的角动量.赝自旋，作为石墨烯中电子的一个新的自由度对理解石墨烯中很多物理现象起着非常重要的作用。与电子的自旋不同，赝自旋通常被认为是一个不可观测的物理量。该研究首次在光子石墨烯中实验实现了基于赝自旋的涡旋产生以及涡旋拓扑电荷的反转，并在理论上证实了赝自旋可以完全的转化成涡旋的轨道角动量。该成果将对深入理解石墨烯及其它人工石墨烯中基于赝自旋的物理现象提供了一个新的视角，并由此可能带来基于赝自旋电子学的应用。

• 光子石墨烯中与赝自旋相关的涡旋产生的实验结果. 3.光子石墨烯中新颖边缘态的发现[Nature Materials 13, 57 (2014)]石墨烯结构具有三种最基本的边缘：锯齿型(zigzag), 扶手椅型(armchair),类胡须型(bearded),其中类胡须型这种边缘结构在石墨烯中是化学不稳定的，因此该边缘态从未观察到。石墨烯型光子晶格能够提供稳定的、完美的边缘来研究多种边缘态及其特性。我们在光子石墨烯中直接实验观察到了存在于锯齿型和类胡须型边缘的边缘态，并且测量了它们的色散特性。更为重要的是，我们发现了一种在石墨烯中从未被预言存在的类胡须型新型边缘态，与之前研究的边缘态不同，这种新发现的边缘态存在于带边的范•霍夫奇异点附近，属于类塔姆态(Tamm state)，这种新型的边缘态是首次在光子石墨烯平台观察到。该工作不仅发现了一种全新的边缘态，而且对于理解石墨烯边缘态及相关的输运性质和导电性能都具有至关重要的作用，为石墨烯及人工石墨系统中边缘态的研究提供了有益的借鉴. 光子石墨中锯齿型边缘态的实验结果4.光子石墨烯中能谷涡旋态的实现[Phys. Rev. Lett.122, 123903 (2019)]近年来，石墨烯和二硫化钼等具有蜂巢结构的二维材料引起了人们极大的兴趣，其能谷自由度表现出很多新奇的特性及其在信息领域的应用潜力，成为“能谷电子学”这一新兴交叉领域的前沿研究热点之一。通常为了能有效操控能谷自由度，人们需要打破石墨烯结构的空间反演对称性，打开狄拉克点的带隙，利用贝里曲率的不同来区分实现。我们通过研究发现，在光子石墨烯晶格中，即使不破缺晶格结构的空间反演对称性也能观察到与能谷自由度相关的物理现象。课题组首次利用光诱导制备的光子石墨烯晶格，实现了能谷涡旋的产生和拓扑荷的反转，并且发现了由于激发高带模式导致的能谷涡旋简并破除现象，这是通常的二能带狄拉克模型所不能解释的。该研究结果不仅加深了对石墨烯结构中能谷物理的理解，而且对其它物理系统中能谷和拓扑物理现象的研究提供了有益的借鉴。能谷涡旋态的实验结果图4. Lieb光子晶格中新型平带模式的发现[Phys. Rev. Lett. 121, 263902 (2018).]具有平带的周期结构中存在局域的平带模式，这些模式仅仅局域在有限的格点上。利用Lieb型光子晶格，实验上观察到了这种新型的线性平带模式并且演示了基于线性平带模式的图像传输。我们的结果对其它具有平带结构的周期系统比如凝聚态物理和冷原子体系中平带模式的研究具有借鉴意义。Lieb型光子晶格中线性平带模式的实验结果