（1）光声光谱功能成像技术及在临床医学中的应用。将激光的高选择性吸收特性和超声场的低损耗传输特性相结合，发展新型的无创伤、高分辨、快速的光声光谱医学功能成像及应用。（2）活体中单分子行为的光学检测及细胞生物学应用。发展多模态影像探针标记（MMIPL）荧光共振能量转移（FRET）、荧光互相关检测（FCCS）等技术及应用，研究活体中重要的基因表达及蛋白分子相互作用的调控过程。（3）特征基因的快速诊断技术。利用高灵敏度的光学探针与单分子标记技术结合，实现高灵敏度的快速点突变基因分析、早期病变信息诊断、及食品和环境生物污染物的快速识别。（4）医学、农业和环境科学中无损伤原位检测技术与仪器的研发。包括：无损伤光声功能成像系统；种籽活力的光子学快速检测技术与仪器；生物特征基因的快速检测技术与仪器；基于分子应答传感的植物生态与环境污染光子学监测技术与仪器。