信息技术已经进入纳米时代，纳米光学和光子学正是为满足快速和高密度信息技术的需求而产生、发展的。先进的纳米光学和光子学器件应该是高速、高分辨率和高集成的，形成各类光学和光子学芯片和盘片。由于器件最小特征尺寸和加工分辨率受限于光的衍射极限，现有技术已接近实用化技术的理论极限并且成本很高，只有突破光学衍射极限才能进一步发展纳米光学和光子学。在光的远场和近场应用超分辨率技术，是当前重要的前沿课题，它们的应用主要集中于信息技术领域，具有代表性的是纳米信息存储和光刻中的光学超分辨率技术等。

在介绍中红外无创血糖研究进展的基础上，实验探讨了组织液渗透到手指皮肤表面时，角质层对血糖测量的影响。加入角质层干扰信息前，用偏最小二乘法(PLSR)建立了模拟组织液中葡萄糖定标模型，其内部交叉验证均方差(RMSECV)为9.6 mg/dL；加入三个志愿者手指皮肤吸收的干扰信息后，所得三个模型的RMSECV分别为17.4,16.3和17.1 mg/dL。结果表明，当组织液渗透到手指皮肤表面时，不同志愿者的角质层对定标模型的影响程度大致相同；计入角质层的干扰，中红外光谱无创血糖的检测精度有望达到18 mg/dL。

中国科学院光电技术研究所的自适应光学研究始于1979年。1980年建立自适应光学研究室，在突破了波前校正器（包括变形反射镜和高速倾斜反射镜）、波前传感器、波前处理机和波前控制等关键技术的基础上，研制了一系列自适应光学系统，用于天文望远镜、惯性约束聚变和人眼视觉研究等。

量子态的光学操控是指在光场的传输、存储和频率变换等过程中用光学方法对光场的量子态进行操作与控制。量子态操控是量子通讯及量子态制备和应用的基础。在简要介绍连续变量多组份纠缠态光场制备的基础上，概述基于多组份纠缠态光场的连续变量量子通讯网络及在执行压缩态和纠缠态光场操控方面的实验研究进展。

回顾了在20世纪90年代，面对200 nm壁垒的科学难题，KBBF族非线性光学晶体的发现过程，系统阐述了该晶体的线性和非线性光学性质，详细介绍了其深紫外谐波输出能力的最新研究成果。

简略介绍了世界TN929.11光纤通信发展历史，概括了光纤通信的现状，最后重点介绍了中国光纤通信的发展历程。

基于自再现原理，利用菲涅耳基尔霍夫衍射积分方程，引入腔镜失调、激光介质上的增益分布以及光阑口径，采用本征矢量法分析了大口径平凹腔薄片激光器的本征模式，并计算了相应的光束质量因子M2。建立了千瓦级薄片激光系统和光纤扫描光斑诊断装置，开展了高功率激光输出特性研究。结果表明，在大口径高功率平凹腔中多个本征模式可同时起振，获得高功率激光输出，有较大的失调容限；输出功率随腔镜失调角度的增大而减小；失调容限随孔径光阑尺寸的减小而减小；失调引入了新的模式竞争，光束质量因子M2随腔镜失调角度的增大而变小。所得结果为高功率、高光束质量激光系统设计提供了有用参考。

采用Nd:YAG 1064与1319 nm激光在非线性晶体LBO中和频，获得了高功率、高光束质量、窄线宽的准连续微秒脉冲钠信标激光。该钠信标激光平均输出功率为33 W，光束质量因子M2 = 1.25，线宽小于0.4 GHz，波长为589 nm，并可精确调控到钠原子D2谱线，稳定性优于±0.3 GHz，重复频率为500 Hz，脉冲宽度约为120 μs。与连续波钠信标激光相比，准连续微秒脉冲钠信标激光提供了门脉冲选通机制，可消除大气瑞利散射干扰和减小钠导引星像斑拉长现象，从而使自适应光学系统能够实现更好的校正效果，被称为第二代纳信标激光。基于此第二代钠信标激光器，在云南1.8 m口径望远镜上进行了外场试验，观测到激光钠导引星。

合成孔径激光成像雷达（SAIL）的主要技术指标如光学足趾尺寸和成像分辨率等都必须在所设计的远距离传输后实现。提出了一种在实验室空间近距离实现SAIL全系统贯通验证的方法，即在SAIL中附加光学装置使得其在近距离产生发射光束的准几何投影和足够大的外差接收视场，从而产生近距离二维SAIL成像必需的并且适当的光学足趾和方位向二次项相位历程。给出了一种Φ300 mm口径合成孔径激光成像雷达演示样机的主体结构和光学附件装置的设计方案，实现了实验室空间近距离演示验证，给出了在14 m传输距离上的二维SAIL成像动态演示的结果，实验测得光学足趾达到22 mm×22 mm，成像分辨率优于1.4 mm（方位向）×1.2 mm（距离向）。

建立了高能固态激光阵列合成的模型，对相干合成型和非相干合成型的高能固态激光系统进行了分析和比较。引入光束传输因子(BPF)作为评价合成光束的光束质量，对湍流大气对板条激光器和光纤激光器相干合成与非相干合成远场光束质量的影响进行了定量分析。计算模型和结果为工程实际中合成方案的选择和评估提供了参考。

光学分子成像是在复杂生物体中同时描述多种分子和细胞功能的最佳手段。作为机体发挥防御、监视和自稳功能的免疫系统，研究者们正面临着如何将其作为一个真正的系统来研究的挑战。免疫光子学是指基于光子学原理和方法的活体免疫光学成像和免疫光子治疗。以多光子激发显微成像和光声层析成像为代表的高时空分辨活体成像技术，以荧光蛋白为代表的活体长时程标记方法，使得光学分子成像成为引导免疫学研究走向系统化与可视化道路的主力军。本文从免疫学的特点出发，介绍活体光学成像技术和分子探针的发展，综述其在免疫学研究中的应用，并展望免疫光子学今后的发展方向。

介绍了嫦娥二号卫星有效载荷CCD立体相机中单镜头两视角同轨立体成像、时间延迟积分(TDI)CCD自推扫和速高比补偿的综合技术方案。它在国际上首次采用两线阵TDI CCD自推扫实现对月面的高分辨率同轨立体成像。TDI CCD在自推扫成像中必须保持图像在TDI CCD焦平面上的运动速度与电子潜像运动速度同步，为此采用了地面行频注入与激光高度计辅助行频计算两种速高比补偿技术，同时通过光机电总体优化设计，精心制作与装配,使相机发射前整机(光、机、电和TDI CCD)全视场调制传递函数(MTF)检测值均在0.4以上，从而大大放宽了在轨速高比补偿的精度要求。由于多方面技术措施的综合应用，TDI CCD立体相机不但在100 km圆轨上获得了地元分辨率为7 m的全月面清晰影像图——迄今为止国际上最高地元分辨率的全月清晰图像,同时在15 km×100 km椭圆轨道近月弧段获得了虹湾地区分辨率约为1.3 m的清晰局域同轨立体图像，使我国在对月高分辨率成像中进入国际先进水平。

概括了本课题组在近十年中进行的光纤延迟线型全光缓存器的研究工作，介绍了基本的基于3×3平行排列耦合器的基本缓存单元双环耦合全光缓存器(DLOB)，并以此为基础，构建出缓存时间为1~9999 T(时间单位)的大动态范围、多波长等全光缓存器，速率都在2.5 Gb/s以上，并研制出基于偏振的全光缓存器。对这些缓存器的原理、关键技术以及实验结果进行了介绍。最后，对于这一类光纤缓存器的优点及未来发展方向进行了讨论。

以发光二极管(LED)为核心的半导体照明光源成为世界公认的第三代照明光源。通常基于蓝光LED抽运黄色荧光粉产生白光的方案，因荧光粉的斯托克斯位移和宽光谱，其具有产业化价值的发光效率上升范围受到极大限制。另外，传统封装LED因其朗伯型发光分布和超高亮度会造成严重的眩光以及光分布难以满足照明应用要求从而导致光污染、光浪费，导致传统封装LED不能直接应用于通用照明领域。基于色度学原理，研究了半导体照明的极限流明效率，结果表明，基于红、绿、蓝三基色合成白光的方案，优化后在整个半导体照明白光区域显色指数Ra大于80，其极限流明效率可达430 lm/W，远远大于通常的蓝光LED与黄色荧光粉合成白光的方案。总结了在光学系统设计方面的系列成果：为使LED的配光满足应用要求，提出了基于分离变量的非成像光学系统设计理论以及为消除因光源的扩展性和法向矢量误差带来的照度分布偏移理想情况而引入的多种反馈迭代策略；面向道路照明，提出了按亮度设计自由曲面配光系统的方法，在保证照明参数满足标准的前提下，获得可实现最大的亮度/照度比的自由曲面光学系统；面向室内照明，利用非成像光学设计具有一体化微透镜结构的散光板，将类似于点光源的LED阵列转化为均匀柔和发光的面光源，大大降低了眩光，并引入模块化方案降低维修成本；面向特种照明，提出了由多个光学曲面构成的照度均匀的准直光学系统结构以及航标灯光源。

高分辨率空间光学遥感器在轨工作时，由于受到各种因素的影响，无法清晰成像，目前多采用自适应光学方法与技术进行校正。传统自适应光学系统体积较大，结构复杂，难以应用于高分辨率空间光学系统的在轨校正。无波前传感器自适应光学系统去除了传统自适应光学中的波前传感器，大大简化了系统结构，具有体积小、易于实现等优势，特别适用于高分辨率空间光学遥感器的在轨校正。提出了一种利用无波前传感器自适应光学解决高分辨率空间光学遥感器大口径面形误差校正以及宽视场校正等问题的方法。通过对典型的三反射式空间光学遥感器进行仿真研究，验证了利用无波前传感器方法校正大口径主镜面形误差的有效性。搭建了宽视场校正原理性实验平台，通过实验验证了宽视场无波前传感器校正方法的有效性。

硅材料在红外通讯波段具有低损耗和高折射率的特性，使得其成为集成光学领域中应用最广的材料之一。主要介绍了本课题组在二维硅基平板光子晶体中实现微纳尺度上光调控的研究进展，讨论了利用光子晶体的缺陷态实现各种集成光学器件，包括光子晶体波导、微腔和利用光子晶体波导和微腔形成的滤波器。还介绍了光子晶体中特殊的光折射现象，包括红外波段的负折射和自准直现象。另外，简述了在高Q光子晶体微腔的制备和测量方面的研究进展。研究表明，硅基平板光子晶体能够在微纳尺度上灵活有效地控制光的传播，在集成光路中具有广泛的应用前景。

综述了基于相位辅助的三维数字成像与测量的核心技术。以相机模型为基础，建立了三维数字成像系统模型和三维测量网模型，并介绍了相关的标定技术。在主动立体视觉的理论框架下，综述了相位提取、相位展开、对应点搜索等单视点深度像重建的关键技术。介绍了深度数据后处理技术，其中包括多视点深度像的匹配、融合和简化的代表性算法。同时，对系统标定、深度像重建、深度数据后处理等各个环节对整体测量精度的影响分别进行了论证。

真实空间三维显示可以通过精确再现三维物体的空间光场分布来实现。依据三维景物空间光场分布特性，提出并介绍基于光场重构的真实空间三维场景显示的基本原理与方法。实验表明，利用光场重构原理，可以运用现有的光学空间光调制器构造出比全息再现更为优越的真实三维显示。

通过研究畴壁切伦科夫倍频，发现畴壁存在巨大增强的非线性系数。由此造成的畴壁“定域性”使其可以对非线性极化波产生相速度调制，进而影响切伦科夫倍频。提出并证实了极限切伦科夫倍频的存在，并分析了它和准相位匹配倍频产生的区别。

简要介绍了在原子类原子小量子系统光学特性的量子相干调控应用基础研究方面所取得的一些成果，主要包括周期调制场控制弱光孤子传输、光学腔超窄线宽输出、非对称双量子阱中光学前驱波的分离以及极性分子系统中的电磁诱导透明现象等。

现代生命科学的发展在很大程度上依赖于对活细胞的加工和操纵，比如切除细胞内的某些特定蛋白或细胞器等。激光细胞微手术是一个强有力的工具，近年来在细胞微手术精度控制方面取得很大的进展。综述了激光细胞微手术的最新发展及其在生物学和生物医学工程中的应用，对目前激光细胞微手术中存在的主要问题进行了讨论，对比了普通激光聚焦法、飞秒激光聚焦法以及纳米金辅助的激光照射法的优点和不足。相对来说，纳米金辅助的激光照射法具有同时对多个细胞进行操作，并且不需要复杂的辅助仪器等主要特点。

基于混浊介质的调制传递函数(MTF)和在各向同性漫射光源照射下平行平面混浊介质出射光强度分布之间的等效原理，利用辐射传输算法DISORT数值计算了几种典型的均匀大气混浊介质的MTF，获得了整个空间频域内MTF的一般特征。结果显示，大气介质的MTF不但依赖于介质的光学厚度（散射和吸收），也依赖于介质的散射相函数。给出了大气介质的MTF与光学厚度、散射相函数种类、单次反照率和非对称因子等因素的定量依赖关系。

光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术。详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态，分析了其今后的研究发展方向。

提出了一种基于空间散斑的极弱散射随机激光系统，并用该系统在不同抽运条件下分别实现了相干反馈输出和非相干反馈输出。结果表明，两种反馈机制存在内在的联系。提出了随机腔耦合的概念，对弱散射随机激光器的模式特性给出了合理的解释。

微纳光学结构制备技术一直是微纳光子学器件发展的技术瓶颈。针对微纳光学结构制备技术向小尺寸、高精度和广泛应用发展的趋势，报道了基于电子束、X射线和接近式光学的混合光刻制作微纳金属光学结构技术。针对微纳光子学器件复杂图形开发了微光刻数据处理体系，基于矢量扫描电子束光刻设备在自支撑薄膜上进行1×高分辨率图形形成，利用X射线光刻进行高高宽比微纳图形复制，再利用低成本接近式光学光刻技术进行金属加强筋制作。还报道了自支撑X射线金光栅衍射效率和抗振测试结果。

对高功率光纤激光的被动相干组束技术进行了理论和实验研究。介绍了几种典型的被动相干组束技术，并对其功率可提升性进行了分析。详细报道了课题组在光反馈环形腔结构光纤激光相干组束方面的研究进展，研究分析了该相干组束技术的输出光谱特性和路数可提升性，建立了4路和8路高功率光纤放大器的相干组束系统，并分别实现了1062和1090 W的相干耦合激光输出。

简要回顾了飞秒光纤激光技术的发展，并报道了高重复频率光纤激光器的最新进展。通过模拟计算，证明高重复频率下锁模脉冲有随光纤缩短而变窄的趋势。选用合理的光学元件、光纤长度和色散匹配，研制出重复频率为330 MHz的掺铒光纤激光器，490 MHz的色散控制掺镱光纤激光器和600 MHz重复频率的全正色散掺镱光纤激光器。此类光纤激光器可用作天文光学频率梳的理想光源。

对光学薄膜的性能及制备技术等方面进行了简要的评述，并指出随着科学技术的进步，光学薄膜及相关技术不论从广度还是深度来看都得到了显著发展。

光子晶体、量子光学、超快光学与微纳光学的发展，使得操控光子的发射与传输特性成为可能。综述了具有复折射率周期性调制的共振吸收光子晶格，并着重介绍了共振吸收波导阵列的原理、光学特性、样品制备与应用。

介绍了最近发展的主动拉曼增益介质中快光传播的非线性理论。首先介绍了三能级Λ型和四能级N型主动拉曼增益介质中光的线性传播特性的研究结果，指出两者都可实现群速度为负值的快光传播，但在四能级体系中由于额外耦合光场的引入可导致量子干涉效应，使得信号光场的单峰增益谱线劈裂为双峰结构，利用该特性可实现共振点附近介质增益的有效抑制。其次介绍了在四能级体系中利用主动拉曼增益获得Kerr非线性效应的显著增强。再次介绍了主动拉曼增益体系中弱光的非线性传播。通过体系的色散与Kerr非线性效应的平衡可实现光学厚介质中非线性光脉冲的稳定传播，特别是形成弱光水平下的快光孤子。最后对主动拉曼增益体系中快光的进一步研究提出了展望。

中波红外玻璃综合了优良的透红外性能、大尺寸制备特性和低成本，是很多重要军用系统的关键窗口材料之一。红外玻璃的高性能、大尺寸化制备面临重要挑战，同时红外技术和光电对抗技术的发展对红外窗口的雷达隐身性能也提出了很高的要求。综述了国内外中红外玻璃研究发展现状，着重介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在红外玻璃及其高性能化研究方面的最新进展及前沿应用。

基于数字全息图的频谱平面滤波及像平面滤波技术，最近出现两种可变放大率的物光波前重建方法。为适应数字全息精细检测的要求，对两种滤波方法进行了研究，导出让局部重建图像布满重建平面的表达式。研究结果表明，像平面滤波技术优于频谱平面滤波技术，基于像平面滤波技术的重建方法能够按照需要的放大率高质量地重建局部物光场。给出彩色数字全息波前重建实例。

简要介绍了高层大气被动探测技术的研究历史、现状和发展趋势。论述了高层大气被动探测技术的基本原理和方法，给出了高层大气被动探测的辐射源和气辉谱线、四强度探测法和临边探测模式。重点介绍了自行设计研制的风成像干涉仪的宽场、消色差、温度补偿理论以及工程设计和研制。采用风成像干涉仪进行了模拟高层大气探测实验，给出了高层大气风场、温度和压强的探测结果。该研究对空间探测、对地观测、**、****和国民经济建设均具有科学意义和应用价值。

光纤白光干涉技术与方法是光纤技术领域中独具特色的一种测量方法和传感技术，是光纤技术多领域交叉应用中较为有代表性的一个分支。该项技术在宽谱光干涉特性研究、绝对形变光纤传感测量、光波导器件的结构及其对光波反射特性参量的检测、光纤陀螺环中光偏振态横向耦合测量与评估以及医学临床诊断的组织结构形态的光学层析技术等方面，都具有广泛的应用。对光纤白光干涉技术的发展给出了一个概略性的描述。从市场需求与技术本身发展规律的视角出发，分析了该技术发展的动力基础。最后，给出了对于该项技术及其发展趋势的描绘和展望。

石墨烯具有饱和恢复时间极短、导热性好、吸收带宽、损耗低、成本低廉且容易制备等优点，被认为是光电子应用中理想的半导体可饱和吸收体材料，近几年受到广泛的关注。介绍了本课题组最近在石墨烯锁模超快全固体激光器研究中取得的一些进展。在用液相剥离方法成功制备出尺寸大于20 μm的石墨烯薄片的基础上，将其应用于全固态NdGdVO4激光器，实现了脉宽16 ps、平均功率360 mW的锁模激光输出，单脉冲能量为8.4 nJ；继而在宽带增益介质YbKGW晶体中又实现了脉宽为489 fs的超快激光，平均功率564 mW。

介绍了国内外光子晶体光纤（PCF）研究的新进展，涉及到大负色散PCF研究、光子带隙型PCF的带隙与模式研究、利用PCF的波长可调节有效频率变换、基于PCF的可见光波段平坦超连续谱(SC)和高效宽带切伦科夫辐射(CR)的产生等，并介绍了近期在PCF相关理论和实验方面研究进展，包括PCF的数值分析新方法，极大负色散的PCF、反共振引导型PCF（ARG-PCF）和三种高非线性PCF的研究与设计，利用所设计的新型PCF，在实验上实现波长可调节的高效反斯托克斯信号转换，产生了470~805 nm范围内的平坦SC，产生了可见光波段高效和宽带的CR等。

研究了一种具有双包层结构的包层模谐振特种光纤，该特种光纤具有一个低折射率内包层，基于耦合模原理，纤芯模与包层模之间发生谐振耦合，从而获得具有带阻特性的传输光谱。系统介绍了包层模谐振光纤的制备、传输原理及其弯曲、溶液折射率、折射率/温度双参量等传感特性。实验和理论研究结果表明，包层模谐振特种光纤对于弯曲、溶液折射率参量具有良好的敏感性，此外，通过内包层掺杂可以调节包层模谐振光谱的温度敏感特性。