光学操控已被广泛应用于生物医学、物理和材料科学等领域。近年来，锥形光纤光镊由于具有操作灵活、结构紧凑、易于制造等特点，在光学操控领域引起了极大关注。作为一种非侵入式光操控工具，锥形光纤光镊不会对生物组织和活体细胞产生接触式物理损伤，因而可以直接应用于细胞的多维度操控。此外，红外光波对生物组织具有良好的穿透性，这使得锥形光纤光镊在生物及医学领域有着不俗的表现。在这篇综述，笔者总结了锥形光纤光镊在单细胞、多细胞、亚细胞等层面的研究现状，并介绍了其在神经细胞调控方面的最新进展。

超构表面是人工设计的二维平面结构，可为光学器件的小型化和集成化提供新的思路。近年来，随着这一领域的不断发展，基于超构表面光学的各种光场调控机理和功能器件被提出。本文以光场操控的琼斯矩阵自由度为出发点，对近十年来的超构表面光学进展进行归类和综述，总结不同自由度琼斯矩阵的设计方法和相应的应用，并展望多自由度的超构器件研究的发展趋势。

实现对单颗粒的纳米尺度电极搭建，同时进行光谱表征和调控对构建纳米光电器件具有重要意义。提出并制备金（Au）纳米叉指电极搭载钛酸钡（BaTiO₃）纳米颗粒结构，物理上将集体光栅表面等离极化激元模式与BaTiO₃纳米颗粒的米氏共振以及Au-BaTiO₃界面局域表面等离子共振模式耦合，实现了电极搭载直径200 nm以下BaTiO₃单颗粒的散射调控和表征。该平台利用光栅结构作为“背景屏幕”，克服了电极结构对单个纳米颗粒散射谱的杂光干扰，解决了对单个颗粒加电难以探测其散射的难题。该纳米像素直径小于200 nm，散射谱可实现依赖于光栅尺寸和偏振的可见光波段可调，为后续构建基于单个纳米颗粒的光电调谐器件提供了方案。

光学微透镜在光学成像、信号探测、生物传感等方面有重要的应用。针对现有固体微透镜难以变焦和生物不兼容的问题,提出将细胞内的叶绿体作为天然的微透镜,并研究了叶绿体微透镜的聚焦特性及其在光学成像和信号探测中的应用。研究结果表明,叶绿体微透镜对不同波长的入射光能产生聚焦效应。借助光镊产生的光力可实现叶绿体形状的可控变化,进而可实现对叶绿体微透镜焦距的调节,调节范围为15~45 μm。由于叶绿体微透镜具有光束聚焦特性,故其能够应用到亚波长结构的成像和荧光信号的增强中。在实验中,叶绿体微透镜实现了对线宽为200 nm的光栅结构和细胞内部肌动蛋白丝的光学成像,以及对量子点荧光信号的探测和增强。

近年来,各种微纳光学效应被用于实现结构色甚至更精细的光谱调控,但这类方法大部分都基于彩色滤波原理,其光学效率难以接近甚至超越传统的染料滤波技术。首先介绍高像素密度图像传感器的色彩技术需求,并分析现有商用染料滤波器和微纳光学结构色滤波技术的局限性,然后介绍一类新兴的微纳结构空间分光色彩管理技术,并系统性地分析和讨论其技术原理和发展现状,最后总结该技术面临的挑战和发展趋势。

以光纤通信为代表的光纤科学与技术的发展取得了辉煌成就, 以光纤传感为代表的光纤科学与技术的研究已延伸到社会发展和人们生活的各个方面, 以光纤为基础的各种新型微纳结构光子器件不断被设计和制作成功, 新的应用领域和潜力不断被挖掘。将微纳光纤探针应用到光镊领域, 不仅可以操控数量庞大的微粒, 还可以精确操控单个微粒, 这在微粒组装、筛选等领域有重要应用。将光纤探针应用到生物细胞的操控中, 能给研究细胞之间的相互作用提供新思路。

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。

通过在二维三角晶格中引入三个完全相同的介质圆柱构成了一种全新结构的光子晶体,并对其光子能带进行了频域计算.借助数值方法分析了填充率对光子能带的影响,结果表明,在一定填充率下,这种二维光子晶体对于E偏振和H偏振都存在很宽的带隙,而且还可以获得一个窄完全带隙.