中文摘要：

光物质(optical matter)是由光子产生并且维持的有序结构。对光物质的研究将促进包括光子晶体、光子安德森局域、软物质和光镊技术等多研究领域的发展和交叉。而采用现有全息光学的方法很难制备高质量的三维光物质，这极大地限制了人们对光物质基本特性及其应用前景的探索。本项目拟通过单光束操纵和Z扫描相结合的方法制备大体积、高质量的三维光物质；采用多物理场耦合的有限元分析方法对光物质的形成过程进行数值模拟，探索其形成机制；并通过实验研究光物质对原子自发辐射的动态调控，探索其潜在应用前景；我们还将研究光物质在光开关和光存储方面的新功能，设计制做器件原型。通过以上研究，将为光物质领域的研究提供一种简单、可靠的制备方法，并推动对光物质形成机制和新功能的探索。其研究成果具有重要的学术价值及潜在的社会效益。

结论摘要：

光物质是由光子产生并且维持的有序结构，也称为动态光子晶体。如何制备高质量的三维光物质一直以来都是该领域的难点问题，本项目通过单光束操纵和Z扫描相结合的方法制备了大体积、高质量的三维光物质，我们的研究表明扫描激光的光功率和扫描速度对所制备光物质的质量起着决定作用，对于一定的光功率，有一个最优的扫描速度与之相匹配。我们提出了一种简单有效的评价光物质质量的方法，即通过衍射斑的质量来评价光物质的质量。我们还提出了一种新的模拟光物质形成过程的计算方法，即多物理场耦合的有限元分析方法。并通过实验研究了光物质对原子自发辐射的动态调控，研究发现光物质对原子自发辐射的调控并不明显。我们的研究表明光物质还具备光开关功能，随后我们将光捕获的对象拓展到纳米颗粒，实现了一种基于无序系统光子局域的光开关。就我们所知，目前文献报道的光子局域都是稳态的，我们的研究结果提供了一种动态控制光子局域的新方法，这对该领域的研究有着非常重要的意义。此外，我们还对光子晶体反射光的相位做了理论研究。研究发现当只有0阶反射光存在时，反射带内相位的变化通常是π；利用TE和TM波的相位特性，我们设计了一种便于光集成的宽带半波片和四分之一波片；当有高阶反射光存在时，第-m阶反射光的反射光相位关于kx=mπ/b对称；通过改变表层材料的结构参数，可以调整和设计反射光的相位，这种相位设计有助于研究反射光的古斯-汉森巨位移和超光速等一些基本物理问题；此外，计算表明这种表面修饰还可以用于调控光子晶体的热辐射。总之，该项目的研究不仅为光物质领域提供了可靠的制备方法，还为动态控制光子局域提供了新的平台。其研究成果具有重要的学术价值和潜在的应用前景。