该研究方向主要对生物组织、细胞以及各类材料的多模式成像技术进行研究与开发，包括强度成像技术、定量相位成像技术以及各类非线性成像技术等，其中包括：
  

波前成像技术: 研究通过对透过样品的波前的记录与反演，获得被测生物样品的定量相位的方法。开展基于干涉技术的数字全息技术、基于强度传递函数的非干涉相位测量技术和基于迭代的Ptychographical Iterative Engine技术等方面的研究，其可以解决传统成像技术中对弱散射样品的成像对比度差的缺陷。并开发精确度高和定量性好的生物样品检测、材料面型测试仪器。

非线性成像技术: 基于共聚焦拉曼显微技术，实现对被测样品的高光谱成像，并通过拉曼光谱这一分子“指纹”，实现对被测样品材料的判断和分析。

小型化多模式成像系统的研发：基于Lab on a Chip的理念，研究与开发具有高通量高速生物样品测试能力，能实现强度、相位与荧光等多模式成像功能，可应用于生物研究和医疗诊断的小型化多模式成像系统。