徐飞虎教授领导的单光子成像实验室致力于开展基于单光子探测技术的量子成像研究，包括高灵敏度和高时间分辨率单光子探测器研制、高精度非视域单光子成像技术研究以及单光子成像与非视域成像技术的实用化研究，实现单光子成像技术在科学和技术应用上的快速发展。单光子成像实验室已实现皮秒级时间分辨上转换单光子探测器研制和毫米级高分辨非视域三维成像；开发出可面向实用化的非视域成像原型机。