传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子，可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来，光学斯格明子被人们所提出，并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明子的研究进展，详细介绍了光学斯格明子的拓扑结构分类、不同矢量构型光学斯格明子的产生与调控，并对其潜在应用进行了展望，为本领域进一步快速发展提供了参考。

与外加磁场和热辅助磁反转相比，全光磁反转将磁化反转时间缩短至100 ps之内，得到了人们的广泛关注。其中，亚铁磁材料GdFeCo是能够实现单脉冲全光磁反转的重要材料，在全光磁存储领域中具有巨大的潜在应用价值。本文利用微观三温度模型(M3TM)理论模拟并实验验证了GdFeCo材料因热效应所引起的全光磁反转过程。具体研究了GdFeCo材料在单脉冲激发下磁化场的全光磁动力学过程，以及GdFeCo材料的全光磁响应末状态随激光脉冲能量与脉宽的变化关系。与原子自旋模型和Landau-Lifshitz-Bloch(LLB)模型相比，M3TM更简洁地给出了单脉冲激发下GdFeCo材料磁化场随时间的变化关系以及角动量转移的量子化关系，为基于热效应的全光磁反转的快速、大面积计算提供了有效手段。

设计了一款由5片塑料非球面透镜组成的1 300万像素大孔径手机镜头。将曲面传感器引入镜头设计, 在不增加镜片数量以及保证大光圈的基础上改善了边缘像质, 解决了边缘失光问题。系统采用1/3英寸(4.8 mm×3.6 mm), 长宽比为4∶3的曲面传感器。该镜头的焦距为3.5 mm, F数为1.55, 视场角为74°, 全视场调制传递函数(MTF)均大于0.4, 最大畸变小于3.5%, 相对照度大于55%, 可以获得良好的成像效果。镜头公差灵敏度较低, 能满足加工条件。

作为光波最重要的本征物理属性之一，光场偏振态在研究光与物质相互作用中占有重要地位。矢量光场的波前调控为其聚焦场提供了更加复杂、更加灵活可控的振幅、相位以及偏振态分布，丰富了光与物质相互作用的手段，为材料表征提供了传统线偏振、圆偏振光场所不可替代的研究方法，具有重要的物理意义和实际应用价值。本文将综述矢量光场最新的研究进展，详细介绍矢量光场的偏振态特性、产生方法，以及紧聚焦轴对称矢量光场波前调控在远场小尺度光斑的产生、磁光记录、单分子/颗粒取向探测、任意三维偏振态的产生、高密度数据存储、信息加密以及矢量光场波前重构等方面的重要应用。

研究了测量光场分布的多角度单刀边法和直角双刀边法。分析了两种刀边法测量光斑特性的基本原理。通过数值模拟，对它们在光斑测量过程中的图像还原能力和抗噪声能力进行了理论分析，并对实验中利用直角双刀边法测量得到的结果进行了简要的分析。研究结果表明，多角度单刀边法在测量光斑的实验中，对光斑的还原能力比较有限，而直角双刀边法由于操作简单、还原能力更强，更适合用于光斑的测量。