1材料科学
在精密仪器与装备中，材料的性能具有决定性的影响。既包括发光材料、光学传输材料、光电转换材料等功能性材料，也包含用于构建仪器本体的结构材料。
反射镜是 各种大型天文望远镜的关键技术，随着口径的提高，温度变化对反射镜面型的影响越加明显。目前大口径地基望远镜反射镜材料均为低膨胀系数材料，主要有肖特的微晶玻璃和康宁的ULE玻璃两类，较大单体口径均达到8m以上，采用拼接技术，较大口径甚至达到30m。而目前国内用于天文观测的望远镜较大单一口径仅为2.16m，拼接口径较大仅6.7m与国际天文观测水平差距明显。在空间应用方面，采用SiC材料，口径达到3.5m的Herschel望远镜已于2009年升空，4m级SiC材料，但仍难以弥补大口径反射镜材料方面的巨大差距。大理石平板在结构材料方面，碳纤维强度是 钢的20倍，拉伸模量是 钢的2~3倍，比重仅为钢的1/4抗拉强度是 钢的7.9倍，是 火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等武器装备必不可少的战略基础材料。我国虽然产量不小，但产品应用主要集中在体育体闲、高尔夫和钓鱼竿等低端产品领域，航空航天领域应用仅占2%，难以满足高端产品中的碳纤维需求。近年国内陆续有企业报道研制成功高强度T800、T1000材料。但在高弹性碳纤维方面，国内仍有很长的路要走。在国产T800的材料报道中，一个尴尬现象是 ，测试采用的仪器绝大多数为进口产品：直径测量仪来自日本，表面粗糙度和力学测试仪来自美国，表面成分和力学性能测试仪来自英国，只有剪切强度采用国产仪器。
2光学技术
光学技术在精密仪器与装备中应用广泛，许多精密测量都依赖光学技术。激光器作为一种理想的测量用光源，2016年我国产业市场规模在236亿元左右，但在精密仪器与装备领域所需要的高性能激光器仍主要依赖进口，包括高功率、高稳定性、窄线宽等特殊性能激光器。在工业上广泛应用的大功率光纤激光器，近年来虽国产屡有突破，成本优点明显，但高端产品方面，仍需要后续市场检验。
光学系统的创新设计，不断提高仪器系统的整体性能。美国的空间监视望远镜(SST)创新性地采用曲面焦平面CCD，结合3.5m大口径，1.0大光圈设计，在紧凑的体积内，实现了的大视场，使其成为世界上较快和较敏捷的大型望远镜，一个晚上能在其视场内对整个地球同步轨道带进行多次观测，而以往常常需要数周时间。从同轴系统到离轴系统，从球面到自由曲面，我国长期处于追踪状态，虽不断取得技术突破，但在创新性方面仍有较大差距。特别是 如今光学设计主要工具软件，包括成像、照明、仿真等基本都被国外产品所垄断。在光电探测器方面，国内高性能探测器市场基本全面被国外所占领。无论是 单点的APD探测器，还是 阵列的CCD，CMOS探测器，国内都难以与国际巨头正面抗衡。2015年时，CMOS成像器件的市场达到103亿美元，国内的格科威依靠成本优点，在低端市场占有较大份额，索尼、三星等牢牢占据了高端消费市场，而Dalsa，Hamamatsu等则占据着高端科研市场，许多科研急需的探测器长期受到禁运影响，项目无法顺利开展。长光所引进国外团队，成功实现了高端CMOS的国产化，2016年销售收入达到5000万元。
3精密机械
精密仪器与装备较早即起源于精密机械，虽然光、电等技术的的加入大大丰富了精密仪器的内涵，但精密机械技术仍然是 现代精密仪器与装备的核心内容之一，并产生了许多新的发展。
花岗石构件在机械支撑方面，轴承是 较基础的部件产品。2015年，我国轴承产量超过220亿套，销售额超过3500亿元，但从目前我国轴承行业的产品结构来看，占大数的还是 技术含量比较低的通用轴承，而作为主机重点配套的高精度高技术含量的轴承，无论是 产品种类还是 技术含量的高低都暂时无法跟国外的企业比较。高速动车组轴承、高速高精度冶金轧机配套轴承、高速高精度数控机床轴承和电主轴等基本靠进口。
在精密传动方面，精密仪器核心部件通常需要精确定位和快速调整，许多高精度产品仍存在禁运限制。世界较大面积中阶梯衍射光栅刻划机中采用840mm长超零级三角 螺纹丝杠，周期误差200nm累计误差优于5μm，采用手工研磨方式生产，难于形成大规模的低成本生产，产业中广泛应用的高精度丝杠仍大范围依赖进口。在工业机器人中，减速机占据整体成本的35%，是 技术壁垒较高的关键零部件。目前，世界75%的精密减速器市场被日本的哈默纳科和纳博特斯克占领。
大理石量具 在机械加工方面，超精密加工的精度已经进入到纳米阶段。超精密加工机床，国家劳伦斯利佛摩尔实验室(LLNL)、摩尔(Mooxa)公司等在国际超精密加工技术领域久负盛名；日本有20多家超精密加工机床研制公司，重点开发民用产品所需的超精密加工设备，支撑相机、电视、复印机、投影仪等民用光学行业的快速发展；德国、瑞士精密加工设备世界闻名、英国也已成立了国家纳米技术战略委员会；国内长春光机所在光刻镜头、大口径反射镜加工等领域自主研制了一系列精密加工装备与工艺，但我国整体与国外相比仍有较大差距。
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