高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制，基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来，随着成像新技术的发展，超高速和极高速光学成像的性能已得到显著提升，具备更高的时间分辨率、空间分辨率及更大的序列深度等。介绍高速成像技术的发展历程，根据成像方式，将近年来具有代表性的新型超高速和极高速光学成像技术分为直接成像和编码计算成像两个类别。分别介绍和讨论各种新型超高速和极高速光学成像技术的概念和原理，并比较各自的优缺点。最后，对这一领域的发展趋势和前景进行展望。本文旨在帮助研究者系统了解超高速和极高速光学成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用，为该领域科学研究提供参考。

眼球是机体的视觉器官，同时也是一个良好的光学模型，因此激光技术在眼科得到了广泛的临床应用，覆盖了几乎眼部各个亚专业疾病的诊断与治疗。目前，激光在眼部的应用主要借助其高空间分辨率、高空间定位精度，以及激光的热效应、光化学效应、光爆破效应、光切割效应和生物调节作用等实现。本文综述了激光在眼科各领域的应用现状，并结合激光技术本身的不断发展，总结了激光技术在眼科的临床应用进展及未来可能的突破点。

生物医学研究的发展对光学显微成像的性能,如空间分辨率、成像速度、多维度信息、成像质量等提出了更高的要求。光片荧光显微采用一个薄片光从侧面激发样品,在正交方向探测成像,具有快速三维层析成像和对样品光漂白和光毒性小的优点,是活体生物样品长时间显微观测的理想工具。本文介绍了光片荧光显微成像技术的基本原理及其主要特点;综述了光片荧光显微面临的主要技术问题,以及为解决这些问题而发展出的新原理、新思路和新方法;例举了光片荧光显微成像技术在细胞生物学、发育生物学和神经科学等领域的应用;讨论了该技术的发展趋势及前景。该研究旨在帮助研究者系统了解光片荧光显微成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用,为该领域科学研究提供参考。

提出无衍射贝塞尔光束的互补光束概念.基于惠更斯-菲涅尔原理和光场的相干叠加性, 给出了其频谱的一般形式.利用遗传算法搜索频谱相位分布的最优解, 使得扫描互补光束光片场的强度分布与贝塞尔光片旁瓣强度分布几乎一致, 二者相减可消除旁瓣的影响, 从而获得大视场均匀的理想薄光片.将其应用在光片荧光显微成像中, 可有效去除离焦背景噪声, 提高成像质量.

采用四象限探测器和功率谱密度法，搭建了一套快速标定光镊三维光阱刚度的测量系统.实验中，用四象限探测器记录微粒做受限布朗运动时的位置信息，用功率谱密度法标定光阱刚度，测得了直径0.97 μm SiO2小球和直径1 μm PMMA小球的光阱刚度与激光功率的关系.结果表明：对于SiO2小球，当激光功率为50~120 mW时，光阱刚度与激光功率成正比；对于PMMA小球，当激光功率为80~130 mW时，光阱刚度与激光功率成正比.该光镊系统可用于生物、物理等微观领域研究的高准确度测力系统.

腔倒空技术是一种有效产生大能量、短脉冲激光输出的调Q技术，其产生的Q开关激光脉冲的宽度主要由谐振腔腔长决定。大孔径半绝缘GaAs光电导开关(PCSS)是一种可耐高压的光控开关，具有响应速度快、时间抖动小、耐压高、暗电阻大、导通电阻小等特点，将其直接作为控制腔倒空激光器的光反馈回路和高电压开关，在腔长为20 cm的氙灯抽运Nd:YAG电光调Q激光器上实现了激光波长1064 nm、单脉冲能量15 mJ、脉冲半峰全宽 （FWHM）为1.7 ns的腔倒空激光脉冲稳定输出，脉冲宽度峰峰值抖动优于7%，能量峰峰值抖动优于3%。

理论分析了闭路光伏晶体中灰孤子诱导的波导.研究发现，闭路光伏灰孤子诱导的波导在不同孤子灰度值，电流密度和光强比率下均为单模，文中光强比率指孤子峰值强度与暗辐射之比.研究结果解释了闭路光伏灰孤子限制在中心的能量随着电流密度的增加而增加，随着孤子灰度值和光强比率的增加而减小.文章还提供了光伏晶体的相关例子.

分析了开环系统中一维灰光伏孤子的时间特性.基于与时间相关的演化方程,用数值方法得到了准稳态和稳态的灰孤子解,分析了形成准稳态灰孤子的物理机制.结果显示准稳态灰孤子的宽度是与光强无关的,并且它们的形成时间和孤子的峰值与背景辐射强度比成反比.这些性质与开环系统中的亮、暗孤子的性质很相似.同时采用波传播的数值解法,分析了它们的传播特性,结果显示它们在小于10%的扰动下是相对稳定的.

在LiNbO₃∶Fe晶体中，采用相位掩模对部分空间非相干和相干暗光伏孤子进行了实验研究．实验观察到了部分空间非相干和相干的一维和二维暗光伏孤子，它们的形成来源于光伏效应，是自散焦效应和衍射效应平衡的结果．实验和理论分析表明，暗光伏孤子的形成与光的传输方向，强度梯度与晶体c轴夹角有关；只有在一定的条件下，才能得到稳态的部分空间非相干暗光伏孤子．