远场光学显微成像是获取待测样品三维结构信息及其动态变化不可或缺的技术。非接触无损害的快速光学三维显微成像技术在生物细胞、生物组织等生物医学成像领域具有独特的应用优势和巨大的应用需求。受限于目前的光电器件只能实现光强的直接探测，光学显微三维成像技术往往通过扫描技术、编码技术或数值算法等将光场的相位等信息转换为光强信息，再通过探测被待测样品调制的光波场强度的变化解析出原始样品的信息，以实现对样品三维形貌、内部结构或折射率分布等多种信息的可视化。利用光波的相干性，结合适当的分波技巧，实现两束光的互干涉或自干涉，将光波场相位信息编码至干涉图样的强度分布中，然后结合适当的算法对干涉图样进行重建，是实现光学三维显微成像的一个重要技术。本文对基于光的干涉，利用干涉条纹的强度提供成像对比度的三维显微成像技术进行综述，阐明了激光照明的数字全息显微、部分相干光照明的数字全息显微、光学相干断层显微和空间非相干光照明的自干涉数字全息显微成像技术的基本原理、成像特性，以及该类技术在样品定量相衬成像、三维层析成像、非扫描快速三维显微成像等领域的应用，同时对该类技术衍生的新技术以及该类技术的未来发展方向进行了详细讨论。

为实现对望远镜系统中光学元件表面缺陷在线检测, 介绍了一种用于光学元件表面缺陷检测的变焦距成像光学系统, 采用机械变焦形式实现变焦功能。根据望远镜系统技术要求计算出变焦距系统的关键参数, 通过Zemax软件设计并优化得到最终结果, 整个变焦系统的设计实现了90 mm~540 mm的6倍变焦, 在变焦过程中F数和像面位置保持不变, 变焦系统总长为553.1 mm。从调制传递函数(MTF)、点列图2个方面分析了系统的成像质量, 系统在各焦距处的MTF值在100 lp/mm处均大于0.3, 物方分辨率优于0.055 mm, 在不同焦距处弥散斑半径均方根值均控制在艾里斑半径范围内。最后对系统环境适应性进行了分析, 讨论了工作温度范围为-10℃~40℃时对系统成像质量的影响, 并给出了温度补偿方案。实验结果表明, 补偿后的系统成像质量良好, 满足实际需求。

为了解决光学检测中金纳米棒荧光发射强度微弱的问题,通过连续激光照射,加强了金纳米棒局域表面等离子体共振效应,实现了对团聚金纳米棒荧光强度近两个量级的提高,同时具有实时调节金纳米颗粒荧光强度的优势。本文研究了荧光增强效应随激光波长、照射功率密度、金纳米棒长径比与比表面积的变化关系。结果表明,比表面积小的金纳米棒荧光增强效果更好;对于同一种金纳米棒,通过优化照射功率密度,选择与金纳米棒横向等离子体峰共振的波长进行照射可以获得更好的增强效果。

考虑一个将点接触接入到单量子点体系中的装置，利用此装置可以监测到点接触的测量对量子点体系的影响。我们利用非平衡格林函数方法对体系进行了数值计算，发现无论量子点与两边导线的耦合系数是否对称，点接触与量子点之间的库仑相互作用都可以改变体系的透射曲线，甚至还可以控制Fano线性的产生和消失。