光學與海洋學之間的邊緣科學。主要研究海洋的光學性質、光輻射與海洋水體的相互作用、光在海洋中的傳播規律以及和鐳射探測海洋、光學海洋遙感、海洋中光的資訊傳遞等應用技術有關的基礎研究。
簡史 20世紀30年代到60年代中，是海洋光學的形成階段。研製瞭各種測定海洋水體光學性質的海洋光學儀器，對各大洋光學性質進行瞭現場測量和調查。積累瞭基本的海洋光學參數的資料，建立瞭基本的海洋輻射傳遞理論論。60年代中以來，是海洋光學的發展階段。隨著現代光學、激光、光學遙感技術的發展，開拓瞭海洋光學研究的新領域。理論上用蒙特－卡羅法定量地計算各種復雜模型的海洋輻射傳遞過程，使海洋輻射傳遞基礎研究日趨完善；應用方面，進行瞭海洋-大氣非均勻系統的光信息傳遞、海洋水體激光光譜、海洋水體光學傳遞函數等研究。目前海洋光學已發展成為一門內容豐富、有相當應用價值的光學分支學科。
研究內容 包括基礎研究、應用研究和開發研究。
基礎研究 海洋光學主要研究海洋水體對光輻射的散射、吸收、光譜等性質及光輻射在海洋中的傳播規律。海水對光具有強散射和強吸收，其散射系數(≈10-1 m-1)比大氣的(≈10-3km-1)約高4～6個數量級。其散射函數前向性很強，可用米氏散射（見光的散射）模式近似表示。海水的光譜透射分佈主要決定於吸收。清潔大洋水的光譜透射峰值在480nm左右，混濁沿岸海水的光譜透射峰值在530nm左右。海中光傳播規律主要決定於多次散射，研究海中光傳播規律的海洋輻射傳遞理論是海洋光學的核心問題。已知海洋水體的散射函數和吸收系數，對海洋輻射傳遞方程求解，即可得到日光、人工光源和激光在海水中的傳播規律。反之，由輻射場確定海水基本性質，是遙測海洋技術的基本方法。輻射傳遞方程實質上是光子遷移方程，其數學形式為微分-積分方程。由於海水光散射函數的復雜性，使方程難以解析求解。近年來用近代物理學的蒙特-卡羅法求解，取得瞭精度達5％的結果。
應用基礎研究 主要包括水中對比度及圖像傳輸研究，海洋水體光學傳遞函數研究，激光與海洋水體相互作用研究和探測海洋的光學遙感模式研究等。水中觀察或成像系統的探測距離和圖像質量決定於海水中的光傳播規律。由海中對比度傳輸方程可確定水中對比度隨觀察距離指數衰減，其衰減系數決定於海水準直光衰減系數和輻照度衰減系數。通過海洋水體的圖像模糊度決定於海水光散射函數和傳輸距離。海洋水體的光學傳遞函數表征通過海洋水體光波所攜帶的空間信息損失量。對它的研究可為水中觀察系統、海洋激光雷達系統、空中-水下激光通信系統的性能設計提供重要依據。激光與海洋水體的相互作用研究主要是海水激光熒光光譜、受激喇曼散射。海洋激光雷達所激起的海水激光熒光光譜是探測海水化學組分的基本遙測方法。海水受激喇曼散射隨溫度增高而紅移，這種物理現象是激光雷達遙測海洋表層溫度剖面的有效方法，精度可達±0.5℃。海洋的光學遙感模式研究是現代海洋光學應用研究的重要內容。海浪波高、波長、方向譜及海面粗糙度的遙感探測物理模型即為隨機海表面的統計模型。光學信息處理的傅裡葉分析方法處理海浪遙感圖像可得到各種有關波浪要素的結果。利用多光譜遙感資料，根據海水中葉綠素強吸收光譜和透射光譜的比值，探測海洋葉綠素含量的方法稱為光譜比值法。根據海水光譜透射特性及淺水海底反射光反映在多光譜遙感信息的差異，可大面積獲取淺水水深的資料。河口泥沙分佈、海區峰面運動、水團分佈等都可由多光譜遙感信息經過數據處理獲取。
開發研究 也稱為海洋光學工程。60年代以來比較活躍的領域有:①水下攝影系統，包括潛水員操縱的水下攝像系統、水下照相系統以及深潛球裝備的水下觀察系統；②海洋探測激光雷達系統，包括激光測深儀、激光熒光光譜儀、激光喇曼光譜儀等；③海洋光學儀器，包括水中照度計、水中準直光透射率計、水中光散射儀、水中分光光度計等。
海洋光學的基礎研究和應用研究不斷沿用現代光學方法，應用范圍日益擴大。海洋光學是許多學科的交叉點，其發展將與現代光學、海洋學、空間遙感技術、信息科學等密切相關。由於應用的要求，海洋光學的物理模式的取樣精度、邊界條件的精確度、水體的隨機起伏和非均勻度都須有定量考慮。近代物理的數學物理模擬方法將成為海洋光學研究的有效手段。海洋光學所取得的成就及其發展，使它已成為一門新的光學分支學科。
參考書目
R.W.Preisendorfer，Hydrologic Optics，Vol.1～6，U. S.Dept of Commerce， Honolulu，Hawaii，1976.
Optical Society of America， ed.， Handbook of Optics， McGraw-Hill，New York，London，Paris， Tokyo，1978.