太赫兹（THz）近场成像是突破光学衍射极限实现太赫兹超分辨成像的重要方法，对研究材料表面的超快动力学过程具有重要的意义。扫描隧道显微镜（STM）是一种能实现原子级分辨的设备，但引入时间尺度，面临诸多困难。早期从STM固有电学方法发展的时间分辨方法的分辨率受限于电信号传输带宽，基于光信号耦合的泵浦探测方法则面临微带线传输带宽和严重的热效应等限制。在此背景下，THz-STM以低热效应、高隧穿效率、高稳定性等独有的优势为实现100 fs量级和0.1 nm级超高时空分辨成像提供了解决方案，成为太赫兹近场超分辨成像的研究热点。介绍时间分辨STM到THz-STM的发展历史，着重介绍THz-STM的基本原理和现状，为了解THz-STM技术在太赫兹近场超分辨成像中的应用和发展提供了思路。

提出一种多相机共光路层析成像方法，对火焰的时空演化特性进行表征。首先，在成像光路结构中利用级联分光棱镜将光能量分配到不同探测通道，在同步控制器驱动下，成像系统能够对瞬态火焰的不同断面同时进行聚焦。其次，建立光学层析系统的空间物像映射关系，基于反卷积算法实现火焰不同断面位置处自发辐射特性的数值解析。实验结果表明，不同相机能够同步独立地获取火焰辐射信息，可实现对动态火焰的高空间分辨率测试。

发展精密X射线诊断技术对于惯性约束聚变（ICF）物理过程的研究具有重要意义。本文对同济大学精密光学工程技术研究所在高性能多层膜掠入射X射线光学方面的最新进展进行了较全面的介绍。针对ICF高时空分辨、能谱分辨和高集光效率诊断需求，从多通道掠入射X射线成像技术、多层膜掠入射X射线成像技术及应用效果几个方面，对目前研究进展进行了系统介绍。在多通道掠入射X射线成像方面主要介绍高分辨多通道KB成像系统及其高精度在线装调技术。在实现空间分辨优于5 μm、十六通道成像的基础上，采用 “物-诊断物镜-像”的高复位精度集成指示技术，有效保障了多通道KB系统的装置应用效果。在多层膜掠入射X射线成像方面，本文主要介绍多层膜分光器件的能谱调控和制备技术以及系统的精密瞄准技术。目前，多套基于多层膜阵列器件的多能谱X射线诊断设备已在激光装置上得到广泛应用，空间分辨率在3~5 μm，诊断能点达到4个，技术指标显著优于国外同类器件，为国内ICF诊断提供了有力支撑。

30多年来，飞秒激光技术取得了巨大发展，并推进着超快光学、强场物理、超分辨成像、精密测量等科学研究领域不断进步，使得人们可以通过实验观测从微米到纳米空间尺度的原子、分子等微观物质，以及这些物质在飞秒到阿秒时间尺度上的演化过程。为了实现这一目的，在技术上对各类飞秒光场振幅和相位的时间和空间三维分布(纵向时间一维、横向空间二维)进行快速甚至单发测量，是十分必要的。本文简述了各类飞秒光场的时空结构测量技术，并讨论了其在泵浦-探测实验中的应用。随着基于飞秒激光的短波次级辐射源的发展，飞秒光场时空结构测量的需求和技术正不断扩展到极紫外和X射线等短波波段。

单相机是生物单目视觉的直观模拟,而自然界中的生物主要以双目及多目视觉系统实现场景的精确感知。受此启发,研究人员认为可以应用多相机阵列来增强成像质量。通过不同相机的不同传感器和拍摄条件,实现多维多尺度图像/视频的采集,而后利用相机间的匹配实现不同特征域上的计算融合,从而达到重建场景在尺度或维度上的增强。本文以宽视场超高清成像、时空高速视频采集、高动态范围成像及低照度成像为例,详细介绍了已有多相机系统在成像增强方面的应用,归纳总结多相机系统在提高成像时空分辨率、扩大成像视场、丰富成像动态范围等方面的优势。

基于皮秒拍瓦激光产生的高能X射线源具有强度高、脉宽短、焦点小的特点,利用这种X射线源发展出来的高时空分辨率X射线点投影背光照相是强加载条件下材料动态响应,以及惯性约束聚变等高能量密度物理研究中亟需的重要诊断技术。目前,研究人员主要依靠TITAN、OMEGA-EP和神光Ⅱ升级等大型皮秒拍瓦激光装置,对皮秒拍瓦激光与固体靶相互作用产生的X射线的能谱、转换效率、分辨率等关键参数进行了研究,发展了点投影背光照相技术,并开展了动态演示实验,成功获得了惯性约束聚变内爆过程和冲击加载材料微喷过程的演示图像。

卫星遥感技术是研究大气气溶胶时空变化规律的重要手段之一。高分四号卫星(GF-4)作为新一代静止卫星,不仅具备更多的可见-近红外波段,而且具有超高 时空分辨率的特点,可以执行对固定区域连续观测或凝视扫描覆盖观测,为气溶胶光学厚度定量反演提供了有利条件。基于GF-4静止卫星超高时 空分辨率卫星数据,在深入了解卫星观测模式及传感器波段对气溶胶反演敏感性基础上,基于地气时变差异核心思路,开发了针对GF-4超高时空分辨 率数据气溶胶光学厚度反演算法;设计并实现了具备业务化反演气溶胶光学厚度能力的软件系统,软件系统具备多线程、全自动运行能力, 满足卫星数据处理业务化需求。利用该系统对GF-4数据进行了处理和分析,通过地基仪器实测的气溶胶光学厚度进行了验证, 取得了初步结果。结果表明,该系统具有良好的可靠性和稳定性,可以服务于大气颗粒物时空变化遥感监测。

利用脉冲宽度为10 ns, 输出波长为1 064 nm的Nd∶YAG激光器作用金属Gd以及纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃等两种形式靶所产生等离子体光源的离带辐射进行了研究, 发现等离子体所发出的连续辐射是离带辐射的主要成分, 光谱分布与温度为5 eV的普朗克曲线相匹配。 此外, 相对于金属Gd靶而言, 采用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶可大幅度降低等离子体光源的离带辐射。 利用光谱法, 对激光作用纳米粒子掺杂的低密度Gd玻璃靶所形成光源的等离子体羽的电子温度和电子密度进行了时空分辨研究。 实验结果表明, 在打靶结束125 ns时, 距靶面6 mm位置处等离子体的电子温度约为4 eV, 电子密度约为1.2×1018 cm-3。 同时发现在激光打靶结束后等离子体羽的电子温度和电子密度随延时的变化而呈指数下降, 在120～250 ns时间范围内, 两者下降较快, 之后其幅度下降缓慢。 另一方面, 当打靶脉冲结束约200 ns时, 在距离靶面1～10 mm的空间内等离子体的电子温度及密度均经历先上升后下降的变化过程。 在距靶材表面6 mm位置处, 电子温度和电子密度均达到最大值, 电子温度约为2.6 eV, 电子密度为8.5×1017cm-3。