课题组研究内容主要集中在非线性光学领域。当前信息的传输、处理以Tbit/s为标志（亦即以皮秒为时间尺度），其中阿秒超快科学和单光子量子通信的研究是国际科学前沿热点之一。在正常情况下超快多通道光电子器件中高阶混频信号的产生效率远低于低阶混频信号，所以两种非线性光学过程无法同时发生，更无法相互作用。例如，斯坦福大学Harris教授在闭合系统中观测到四波混频，佛罗里达大学Zhu教授在闭合系统中观测到六波混频，但是他们都无法实现四六波混频的共存。我们在电磁诱导透明窗口中首次观测到了共存的四波和六波混频信号，进而证实了它们之间的相互竞争、相互干涉及能量交换，并揭示了不同阶多波混频过程的同时产生和相互作用机制。首次在气体介质获得了由电磁诱导栅诱导的两互相垂直的四波混频偶极孤子对。

在电磁诱导透明调控的多波混频及在长距离量子通信方面，光子带隙调控的多波混频高维离散孤子、宇称时间对称、光子拓扑绝缘体及光二极管，里德堡态局域堵塞调控的多波混频光分子量子逻辑器件，明暗态腔极子调控的多波混频连续变量纠缠成像，Pr:YSO和单量子点的固体原子相干与全光集成量子芯片，原子晶格态调控的量子和类量子效应、微腔光子学、超材料微纳光学等方面开展实验研究。

      课题组的研究，填补了非线性不可被优化的空白，可应用于优化和开发理想的非线性光电子器件，如光通讯中的可控全光开关、与非门和波长转换器等，同时使我国在多波混频的超快相干控制、慢光到超光速的控制、局域堵塞量子计算、空间孤子方面开拓了具有自己特色的新领域。