在浑浊介质中进行光学成像时，由于受介质吸收与散射影响，目标信号被淹没在背景噪声中，导致图像的清晰度严重下降。利用光的偏振信息可显著提升浑浊介质中目标的探测能力，其中偏振差分作为代表性偏振成像技术，充分挖掘介质光与场景光的偏振特性差异对背向散射噪声实现偏振共模抑制。由于其系统结构简单、可移植性好、适用领域广泛、凸显边缘等优势备受关注。该技术不仅可以作为物理光学成像方法对水下浑浊环境、生物组织、大气雾霾散射环境中目标进行高对比度成像，还可作为光学传感器件抑制杂散光的有效手段，从提出至今已积累了大量优秀的研究成果，从偏振差分成像技术的基本原理出发，根据成像应用场景的不同从两方面介绍了该技术一系列最新的研究进展，并对偏振差分成像未来可能的发展方向进行了展望，期望为该领域的后续研究提供指引。

针对现有的微光视距模型中变量参数多，难以适用实际复杂夜天环境中目标侦察能力预测的问题，本文根据 Ross方程，大气光学传输和远距离侦察图像对比度模型，提出了采用标准靶对比度测试对特定目标侦察能力进行预测的方法，在特定夜天光环境下完成了标准靶对比度曲线测量，并基于最小可分辨对比度(minimum resolvable contrast, MRC)评价模型，对坦克、卡车目标的侦察距离进行了预测，与实际测试值对比，误差在 16.2%以内，验证了采用标准靶对比度测试预测目标侦察距离的可行性，该项研究成果对不同背景和环境下微光装备侦察能力分析和评价具有指导价值。

生命科学的发展一直伴随着显微技术的创新。基于超快光学的单分子相干调制显微成像技术在量子力学的理论基础上, 通过结合超快光学和显微技术使观测生物的微观量子现象成为可能。这篇综述首先介绍了该技术利用飞秒激光脉冲对实现了单分子量子相干态的操控, 并通过调制解调技术获得单分子周围相干信息的基本原理。然后分别介绍了其在生物方面的两个应用: (1)通过降低生物自荧光和背景噪声,实现了生物成像对比度两个数量级的提高; (2)通过提取相干可视度V获得了单分子周围微观的量子信息, 为生物体微环境的观察提供了有效手段。最后文章对基于单分子相干调制显微成像在癌症研究方面做了展望, 该方法将为癌症的早期诊断和预后评估提供新的途径。

为了实现NA1.35投影光刻光学系统高质量成像，在设计过程中除了控制波像差，还需进一步优化光学系统的偏振像差。利用Jones光瞳和物理光瞳表达了NA1.35投影光刻光学系统的偏振像差，并用二向衰减量与延迟量分析了光学系统偏振像差的大小；根据光线入射到不同光学面上最大入射角度的不同，为每个光学面设计相应的膜系以优化光学系统的偏振像差。相比于采用常规膜系，膜系优化后NA1.35投影光刻光学系统的二向衰减量和延迟量分别减小到了0.021 8、0.057 2 rad，即减小了光学系统的偏振像差。利用Prolith光刻仿真软件，分别对采用常规膜系和优化膜系的NA1.35投影光刻光学系统进行曝光性能仿真，结果显示：膜系优化后光学系统的成像对比度提高了4.4%，证明了NA1.35投影光刻光学系统偏振像差优化方法的有效性。

研究了THz辐射和THz焦平面器件的特性, 分析了THz焦平面探测器连续波透射成像系统的能量传输过程。考虑大气衰减、器件限制等影响因素以及连续激光照射、目标场景与焦平面探测器之间的信号传递关系, 推导出了连续波透射成像系统的成像面积及对比度两个重要的参量模型。然后设计并组建了连续波THz透射成像系统。根据所建模型分别对信封中的环三亚甲基三硝铵(RDX)粉末和塑料盒中的金属刀片两种不同被测物体的成像面积及对比度进行了计算。结果表明: 基于理论推导的两种实例其最大成像面积可达4.74 cm×6.32 cm和3.534 cm×4.712 cm, 图像对比度分别为0.242 2和0.306。与美国麻省理工学院(MIT)的成像系统进行了对比, 该系统的成像面积为3 cm×3 cm或4 cm×4 cm, 与本文推导结果处于同一数量级, 由此验证了本文提出的模型和方法的合理性和有效性。

光子筛是一种新型的纳米成像元件，具有高分辨、质量轻、体积小及易复制的优点，对于成像系统轻量化以及极短波谱区成像具有重要意义。根据解决的具体问题对国内外光子筛研究成果进行分类，从成像对比度的增加、衍射效率的提高、宽光谱成像和高数值孔径光子筛设计等方面详细介绍了光子筛的发展现状，并针对这四方面研究内容分析了目前尚需解决的技术问题。这些问题仍然是今后光子筛研究的主要方向。指出光子筛实用化面临的其他客观存在的问题，并展望了光子筛在天文望远镜、显微镜和光刻等领域的应用前景。