主链型手性液晶弹性体是一类具有周期性纳米结构的软光子晶体，包括一维胆甾相液晶弹性体和三维蓝相液晶弹性体，不仅可以选择性反射圆偏振光，还能够灵敏地响应外界环境的变化，在自适应光学、变色伪装、信息加密和智能隐身等领域有着广泛的应用前景。随着新型材料体系和先进制备技术的发展，研究人员近年来提出了多种不同的策略，设计和制备具有手性纳米超结构的液晶弹性体，并深入研究了手性液晶弹性体的性能及潜在应用。本文系统综述了主链型手性液晶弹性体的设计、制备和应用进展，重点介绍了一维胆甾相液晶弹性体的平行取向法、各向异性挥发法、刮涂法、3D打印，以及无需额外取向的蓝相液晶弹性体三维纳米自组装方法，并总结讨论了主链型手性液晶弹性体存在的挑战以及未来发展方向。

以光子为信息传输媒介的光子集成芯片，具有高带宽、高速率、高灵敏度等优点，在光通信、光互联、光学传感等领域得到了广泛的研究与应用。为了进一步提高光子集成芯片的集成度、扩展光子集成芯片的功能，在原本二维平面的光子集成芯片的基础上，通过晶圆键合、气相沉积、磁控溅射等方法，制备三维集成光子芯片。利用多层堆叠的方式，使光子集成芯片在厚度上进行拓展，在紧凑的尺寸上，实现大规模集成光子芯片的制备。本文介绍了几种三维光子集成芯片的材料平台与制备工艺，包括单晶硅（c-Si）键合、SiN-on-SOI、非晶硅（a-Si）沉积、多晶硅（p-Si）沉积和聚合物三维光子集成芯片制造平台，结合关键器件与在光互连、光通信、激光雷达等领域的应用，介绍了不同工艺平台的发展现状与挑战。

高功率高能量飞秒光纤激光系统通常采用主振荡器加功率放大器结构。在放大飞秒脉冲时，非线性效应是制约脉冲能量的主要因素。基于传统啁啾脉冲放大技术的光纤激光系统虽然能够产生能量在1 mJ量级的飞秒脉冲，但是所产生的脉冲通常在200 fs以上，无法直接满足能量要求较低（1~100 µJ范围之内）、脉冲宽度却更短（60 fs以下甚至更短）的应用需求。与啁啾脉冲放大技术通过展宽脉冲而减少非线性相移相反，非线性放大故意保持脉冲的宽度在皮秒量级从而积累大量的非线性相移，导致放大后脉冲的光谱展宽为输入光谱的数倍，经过传统光栅对压缩后能够产生60 fs以下的近变换极限脉冲。本文主要以掺镱光纤放大系统为例，重点介绍自相似抛物线脉冲放大、预啁啾管理放大、增益管理放大和非线性分脉冲放大四种非线性光纤放大技术的工作原理、发展现状以及未来趋势。将提出的预啁啾管理分脉冲放大与多路相干合成相结合，有望产生重复频率1 MHz、平均功率超过1 kW、脉冲能量1 mJ左右的亚50 fs脉冲。这种千瓦级高重复频率、高能量飞秒脉冲源在基础科学、激光加工等领域中具有潜在的应用。

仿生超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面具有广阔的应用前景。但是由于其表面结构的脆弱所造成的不稳定性，使其在应用时受到较大限制。飞秒激光作为一种通用的微纳加工方法，在超疏水表面的制备中有许多明显的优势，并且适用于几乎任何硬质材料的加工。本文从浸润性的基本模型出发，分析了耐久型超疏水表面的特点，针对耐久型超疏水表面的飞秒激光制备方法以及应用进行了概述，从聚合物、玻璃以及金属等物质的超疏水表面的飞秒激光制备进行了归纳。对超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面的应用研究进行了综述。最后总结了利用飞秒激光制备耐久型超疏水表面所面临的挑战。

液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）是重要的显示技术，被广泛地应用于电视、电脑显示器、手机显示屏等领域，覆盖了大中小尺寸几乎所有的需求范围。LCD具有市场规模大、性价比高、寿命长等优点，但也存在一些瓶颈问题，突出表现在视角相关问题，例如倾斜视角下的对比度下降、灰阶偏移、色彩偏移等。此外，随着应用场景的具体化，市场上逐渐涌现出一些特殊的视角需求，例如窄视角、指定视角、视角可控等需求。针对以上问题，研究人员进行了大量的优化和改进，目前LCD的视角相关性能已经得到了明显提升。本文综述了部分有代表性的研究工作，首先，介绍了LCD的基本结构、显示原理、以及常见的显示模式；然后，介绍了与视角相关的性能参数，总结了能够改善视角相关问题的技术方法；最后，归纳了几种特殊的视角控制技术并进行了展望。

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽，改善小尺寸像感器拼接成像质量，提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法。基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析，指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低。根据重建图像中孪生像和原始像在梯度域稀疏性的差异，引入全变差正则化实现抑制孪生像的效果。建立压缩感知理论框架下图像重建目标函数，利用交替方向乘子法进行求解。结合编码图像的能量分布和采样模式的可实现性，测试了矩形采样和辐射线采样两种模式，对不同采样数据量下重建图像质量进行分析。结果表明，辐射线采样模式相比矩形采样模式具有更高的图像采样效率，且仅通过7.3%的实验测量数据就可以获得质量良好的图像，为多块小尺寸像感器拼接成像提供了理论基础，有利于拓展编码掩膜无透镜成像的应用领域。

结合光束塑形技术、坐标变换技术、傅里叶相移定理，成功产生了霍曼转移结构光束，其具备相位梯度，从而拥有在微观世界中输运粒子的能力，并且大小、结构、相位梯度，均可任意调控，在应用中可依据实际需求对光束进行相应的调整。搭建光镊实验光路，并使用霍曼转移结构光束对聚苯乙烯粒子进行了操控，其实验结果与理论相符，可以使粒子完美的沿着轨道进行输运。该研究在光学微操纵特别是粒子的变轨运输领域具有重要的意义。

太赫兹科学技术在光谱、成像、传感、生物医药、安全检测等方面展现出了巨大的应用潜力和价值。基于新材料和新机理，研发高效、超宽带和低成本的太赫兹光子学器件是太赫兹科学技术的重要挑战。近年来的研究表明，太赫兹光子学和超快自旋电子学深度交叉，获得了很大的关注。本文对超快太赫兹自旋光电子学所研究的物理机理和器件设计应用进行讨论。在物理机理研究方面，阐明了太赫兹脉冲为研究超快自旋电子学提供强大工具，实现了太赫兹驱动自旋波，探测自旋输运和超快磁测量。在器件设计与应用方面，介绍了基于自旋的新型太赫兹光子学器件，包括自旋太赫兹辐射源的优化方法，自旋太赫兹调制器的工作原理，自旋太赫兹探测器的设计方案。超快太赫兹自旋光电子学不仅有助于人们理解宏观自旋电子学现象背后的微观物理机制，而且有望实现高效的太赫兹光子学器件和光谱学应用。

低噪声激光器是空间激光干涉仪引力波探测器的核心组件之一，激光器的输出功率、强度噪声、频率噪声等性能直接影响空间引力波探测器的灵敏度。空间引力波探测器对激光器的结构设计、噪声水平等提出了严格的要求。本文介绍了空间引力波探测器的目标和对激光器的要求，分析了激光器噪声性能对探测器灵敏度的影响，梳理了国内外典型探测任务中低噪声激光器研究进展，比较了不同激光器的噪声性能。最后，阐述了强度噪声抑制和频率噪声抑制的原理和进展，并对国内空间引力波探测用的低噪声激光器的研究进行了展望。

傅里叶叠层显微成像术是近年来提出的新型计算成像技术，它有效解决了传统显微成像中分辨率与视场制约的问题，无需对样本进行机械扫描便能获得十亿像素级的高通量图像，有效解决传统数字病理扫描仪器的拼接伪影、重影、拼接成功率低、景深狭小、效率偏低等问题。近年来更是发现其不单是解决视场与分辨率制约的工具，更是解决一系列权衡问题的范式，从而迸发出源源不绝的生命力与应用潜力。本文全方位概述了傅里叶叠层显微成像术技术9个方面的发展趋势，简介了其起源与基本原理，着重综述了其在面向下一代数字病理成像分析仪的多个阶段与最新进展。指出其在这一应用方向上已进入“10-100”的产业化阶段。讨论了其产生大规模社会经济效益的可能性，其极有可能给数字病理行业及其上下游相关行业带来突破进展。尽管如此，作为典型交叉领域仍有不尽人意之处，包括科学问题、技术问题、工程问题及行业问题，需要多方共同努力推进，展望了未来技术与工程发展方向。