主要学术方向为偏振光学成像方法及其生物医学应用，具体研究领域包括偏振光散射成像原理，偏振光与生物组织相互作用模型，偏振光散射成像在组织病理检测方面的应用，偏振显微镜、偏振内窥镜等仪器设备开发等。现任中国光学学会生物医学光子学专业委员会青年委员，中国光学学会高级会员，《中国激光》杂志社青年编委，中国生物医学工程学会会员，国际光学工程学会SPIE会员，美国光学学会Optica会员，Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Journal of Innovative Optical Health Sciences 专题编辑等。目前在Nature Communications, Science Advances, Light: Science & Applications, Advanced Photonics, Optics Letters等国内外刊物发表学术论文一百五十余篇，获得超5500次引用，H因子40，参与撰写包括《全偏振测量与成像》在内学术专著三部，获“十三五”国家重点出版物出版规划项目资助，获已授权国内外发明专利10余项，并获选2022，2023，2024，2025全球前2%顶尖科学家。何宏辉博士作为项目或课题负责人承担了科技部国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项、国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”专项、国家自然科学基金重点项目、深圳市基础研究重点项目等。