共焦显微测量是一种很有前景的技术，具有非接触测量和高精度位移识别能力，广泛应用在芯片加工、高精密仪器制造、生物医学、材料化学、工业检测等领域。其沿轴向位置高精度扫描的二维图像可用于三维重建，然而，扫描的速度限制了图像的采集速率，为了克服这一局限性，研究人员提出了许多方法对传统的共聚焦显微镜系统进行了改进。例如，基于扫描振镜光束扫描型共焦显微镜、基于数字微镜装置的共焦显微镜、差分式扫描共焦显微镜等。本文主要讨论了各种共聚焦显微镜的工作原理、物镜类型、扫描方法、优缺点及应用。随着光学核心部件的升级和各种准确、高效算法的出现，未来共焦显微镜的扫描速度会更快、应用范围更广、分辨率更高。

准确地探测和测量磁场，特别是极弱磁场(nT级以下)，对理解物理世界可以起到更好的辅助作用。随着量子传感、信息、仪器仪表等技术的发展，原子磁场测量技术成为新一代超高灵敏磁场测量技术的发展方向。综述了原子磁强计中信号测量、调制方法、研究进展、设计方案以及实际应用的情况。首先介绍了近年来国内外原子磁强计的研究现状；其次阐述了全光法原子磁强计的基本原理；接着详细讲解了弱磁信号检测原理，并对不同的调制方法进行了比较；最后对弱磁信号高灵敏度的检测在今后的改进方向、应用领域和所面临的挑战进行了展望。

超透镜凭借其独特的优势逐渐取代或补充了传统的折光和衍射透镜，从而领先小型化高性能光学设备和系统。这种小型化有望带来紧凑的纳米级光学设备，应用于相机、照明、显示器和可穿戴光学。但在传统的超透镜设计中，几何相位通常需要左右旋圆偏振光的手性限制。为了使其不再局限于左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)入射，设计了基于几何相位的全介质超透镜，实现了线偏振光的近场聚焦，其与超表面滤光片主要输出波长(可见光波段)一致。采用有效时域差分法研究并验证了超透镜各变量对光场聚焦特性的影响，超透镜等其他超表面光学元器件前所未有的设计自由度将极大地扩大微光学和集成光学的应用领域。

为减少待测物体位置变化时光谱系统受到的噪声干扰以及峰值定位误差，基于卡尔曼滤波算法原理，提出一种将Voigt寻峰定位的结果作为观测误差并进行最优估计来提升共焦系统测量精度的方法。先进行标定实验，确定光谱共焦系统的测量范围及精度；再依次对比中值滤波、Savitzky-Golay滤波以及快速傅里叶变换滤波等对光谱信号去噪的处理情况，并选用高斯、洛伦兹以及Voigt拟合等方法寻峰定位。同时，分析了Voigt拟合中的峰值提取、高斯宽度、洛伦兹宽度以及幅值误差对拟合精度的影响。实验结果表明，系统的测量范围可达3 mm，中心光斑半径增大了近1.79倍，采用卡尔曼滤波算法能够降低系统中的噪声引起的定位误差且系统精度能够提升11倍，满足高精度的测量需求。

电磁波吸收器是一种能够吸收和湮灭电磁波的装置，广泛应用于**、科技和人民生活的各个领域。基于超材料的吸收器由于其强大的吸收电磁波的能力、超薄特性以及设计的灵活性而受到广泛关注。但此类吸收器存在带宽窄的问题，因此，设计了一种基于金属–介电–金属（metal-dielectric-metal，MDM）结构的宽带超材料吸收器。对其吸收原理和物理机制进行了分析，并对其结构参数进行了仿真模拟。结果表明，超材料吸收器对于490～1 790 nm的入射光的吸收率高于80%，平均吸收率可达90%，最佳工作角度为30°。此外，通过修改单元结构的对称性，可以实现偏振相关调控。所提出的超材料吸收器非常适合于太阳能光伏、光通信、滤波和传感等方面的应用。

无自旋交换弛豫（SERF）原子磁强计是一种超高灵敏度磁强计，其小型化的研究对磁强计应用至关重要。其中，光路布局是制约其尺寸与灵敏度的关键因素。设计了一种单光束小型化原子磁强计，该磁强计为圆柱体，底面圆直径为21.2 mm，高为40.5 mm，并对其进行了热仿真实验。实验表明，该设计结构合理，且易于进行多通道测量，在脑磁图、心磁图等生物磁场测量领域具有实际应用价值。

超高灵敏度磁场测量具有重要的科学和经济意义。利用原子自旋效应进行物理量的精密测量已成为近年来实验物理领域的一种重要手段，其中无自旋交换弛豫（SERF）原子磁强计因其具备的超高灵敏度而备受关注。碱金属气室是SERF原子磁强计的灵敏核心，原子源种类决定了其测量灵敏度的极限。将SERF原子磁强计的研究成果按照碱金属原子源分类总结，分析其研究方法，综述其研究进展以及在实际应用中所取得的突破，对SERF原子磁强计有待进一步拓展的方向和所面临的挑战进行展望，对该领域未来的研究有重要的参考意义与实用价值。

无自旋交换弛豫（SERF）原子磁强计是一种灵敏度非常高的磁强计，而剩余磁场强度是影响SERF原子磁强计灵敏度的主要因素之一。为此，提出了一种SERF原子磁强计三轴磁场顺序补偿方法，该方法将剩磁范围分为三个部分，每个部分对应不同的补偿方式，并且使用软件对顺序补偿的整个过程进行了仿真实验。实验表明，该方法可以不受补偿前原始剩磁大小的影响，更具有普适性。