本报告系统探讨了微分光学的基本原理，包括基于光子自旋霍尔效应实现光学微分运算，展示其在透明样品无标记显微成像中的独特优势。同时，提出一种高灵敏度微分干涉测量方法，在亚纳米级位移探测和生物化学传感中展现出显著优势。进一步地，基于微分干涉成像方法，可实现量子波函数重构，为量子力学可视化给予了新途径。该成像方法可在超低光子条件下工作，避免活体样品的光损伤，在生物医学研究中具有重要应用潜力。总之，微分光学作为光学领域的重要分支，将在精密测量、显微成像、生物传感及量子力学基础等领域发挥关键有助于作用。