1、新型空间结构光场的产生、传输与调控及其应用

深入研究各种振幅、相位、偏振态及相干结构等具有特殊空间拓扑分布的新型空间结构光场的产生、传输与调控，有助于新型量子、非线性、多维度光学功能器件的研发，为超高速光通信、光学微加工、光学微操控、光学超分辨成像及自适应光学等领域提供新的理论、器件及技术。本方向主要研究新型空间结构光场产生的新方法和新原理，高效与高速的调控手段，及其与复杂物质相互作用的新效应、新现象和新原理，着重研究涡旋结构光、手性结构光、拓扑结构光、无衍射结构光和自加速结构光，及其与物质之间相互做的局域动力学特性，包括能量、动量、自旋/轨道角动量、手性和螺旋度等。

2、复杂目标与环境电磁散射特性分析及应用

复杂目标及环境的电磁散射特性是雷达与通信领域重要的基础性问题。本方向主要研究矩量法及其快速算法、时域有限差分方法、有限元区域分解方法、各类高频算法等电磁场计算方法及其在飞机舰船等大尺寸复杂目标电磁散射特性快速评估以及RCS特性缩减中的应用，研究雨、雪、云雾、沙尘、雾霾、烟尘等各种随机分布悬浮粒子对电磁波的散射和衰减特性；开展不同环境、均匀和非均匀传播的水平和斜程路径、不同应用情况下的信道传播损耗和衰减理论、建模和模拟研究。

3、计算光学与仿真及其应用

光是一种电磁波，在实践中，绝大多数的光学现象都归结于光的电磁性，可以用麦克斯韦方程来解释。计算光学是根据光的电磁理论，利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件，通过数值模拟方法解决光学中的一些实际问题。本研究方向主要针对广义洛伦兹米理论(GLMT)、T-矩阵方法、离散偶极子近似方法(DDA)、时域有限差分法(FDTD)、有限元方法(FEM)和矩量法(MOM)等数值方法开展研究，应用问题包括模拟光波导的场分布、研究光子晶体光纤的传输特性、分析光学微腔的谐振特性、求解复杂粒子对结构光束的散射问题、计算有形激光波束作用于微粒的光学作用力。

4、超材料中的非线性光学效应及其应用

超材料(Metamaterials)是人工复合结构或复合材料，能够实现很多天然材料无法实现的奇异功能，例如，负折射现象、反常切伦科夫辐射、反常多普勒效应、超分辨成像、隐身以及超强的电磁波极化旋转能力等。本方向主要研究超常材料中结构光的传输与控制, 建立结构光的若干传输特性与超常材料电磁特性参数之间的关系,揭示调制不稳定性、孤子、拉曼自频移和色散波等非线性光学现象的产生和调控规律，为开发新型的光电子器件奠定理论基础。