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现代生物学中，光学显微镜是一种不可替代的研究方法，被广泛应用于生物组织成像中。但生物组织大多数都具备折射率各向异性的特点，光在组织内的传输过程中会发生散射和畸变，限制了深层成像能力。借助自适应光学技术可以对畸变的波前进行校正，进而实现在组织深层的清晰成像。目前普遍采用的自适应光学技术单次校正视场范围有限，无法满足在大视场范围下的快速校正，故影响此技术在活体生物组织中进行实时成像的能。
飞秒激光双光子聚合加工技术具有高精度、真三维、工艺简单等特色，可以实现分辨率突破光学衍射极限的微纳米三维结构的打印，被广泛用于聚合物、有机-无机混合材料、生物相容材料的加工。但是该加工技术基于逐点格栅扫描的加工模式加工效率较低，限制了其进一步应用。
双光梳光谱技术(DCS)是基于光学频率梳发展出的新型主动光谱探测技术，具有集高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖与快速采集于一身的优点，备受人们青睐。近年来，DCS技术发展迅速，新原理、新方法、新技术和新应用相继涌现，展现出了广阔的应用前景。
中红外光谱区具有很大的科学应用价值，因为绝大多数分子会在该区域显示出基本的振动吸收，留下独特的光谱指纹。硫系光纤是唯一可覆盖近、中、远全红外波段的玻璃光纤。
铝锂合金具有密度低、比强度高和疲劳性能好等优点，在航空航天领域得到广泛应用。激光增材制造技术通过原位冶金熔化及快速凝固逐层堆积，实现高性能大型无缺陷复杂金属构件的近净成形，有效解决传统制备工艺带来的晶粒组织粗大、易偏析等问题，同时具有制造成本低、生产周期短、材料利用率高等优点，有望为铝锂合金大型结构件的快速制备提供一条新途径。
基于全光纤光源及自由空间脉冲压缩器的光纤啁啾脉冲放大技术(FCPA)常常用来获取高功率飞秒脉冲激光输出，同时，基于非线性频率变换技术的新型超短脉冲光纤光源的发展也为1μm波段飞秒脉冲激光的研制提供了新的思路。
压缩态光场是将某个正交分量的量子噪声压缩到经典散粒噪声极限以下的一种非经典光场，由于其具有突破量子噪声限制的特点，被应用于提高精密光学测量、微弱引力波信号探测的灵敏度。因此，研究一种连续稳定运转的高压缩度非经典光源已成为当今科学研究的热点。
光栅就是光谱仪中最常用的核心色散元件，其制作方法包括机械刻划、全息离子束刻蚀等。光栅的衍射波前质量会直接影响光栅的分辨本领和光谱成像质量，光栅刻划机若存在阿贝误差，将直接影响刻线位置精度，从而影响光栅的波前质量，进而影响光谱仪的性能。
强超短激光一般指峰值功率大于1 TW(1 TW = 1012 W)，脉冲宽度小于100 fs (10-15 s)的激光，它的出现为人类提供了前所未有的极端物理条件与全新实验手段。例如，2016年，中科院上海光机所在国内首次成功利用超强超短激光产生了正电子。
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