另外，1960年，龔祖同擔任研制2.16米天文望遠鏡的技術負責人。隨后為其中間試驗品60 cm望遠鏡的設計、加工、裝調奔波。由于“文化大革命”的影響，這項工作拖延了17年。由于龔祖同促進修改，最終于1976年成為一臺有用的望遠鏡。這項工作為制造中國的天文望遠鏡培養了一批專業人才。西光所原科研處長陳中仁研究員追憶講述，“遺憾的是，當2.16米天文望遠鏡于1989年矗立在河北省興隆縣山上開始探索宇宙的奧秘時，龔祖同已經與世長辭。”

熔煉出中國第一爐光學玻璃。龔祖同深知，不能生產光學玻璃，光學工業難為無米之炊。依靠進口玻璃，中國的光學工業不可能真正獨立。因此，從依靠進口光學玻璃制成軍用雙目望遠鏡起，自行生產光學玻璃就成了他魂牽夢繞的目標。

1939年冬，龔祖同用自己公費留學節省下來的400英鎊及同學的資助，于1940年初開始在上海小規模試制光學玻璃。由于重慶國民政府設法營救，龔祖同得以喬裝逃出上海，返回昆明。第一次試制光學玻璃失敗。

1942年，他到貴陽紅巖沖建造簡易廠房，開始試制光學玻璃。但在日本投降后，當局者認為光學玻璃可以從美國進口，自己不值得搞，因而撤銷了貴陽試制廠。龔祖同第二次試制光學玻璃宣告失敗。

1945年10月至1948年 ，龔祖同千方百計利用各種資源和機會，輾轉南北各地，分別在秦皇島耀華玻璃廠、上海耀華公司試制光學玻璃。而這第三次試制光學玻璃的愿望又成了泡影。幸運的是，他在上海耀華廠認識了在英國獲得博士學位回國的王大珩。

中華人民共和國成立后，王大珩任中國科學院長春儀器館館長。1950年，王大珩從東北人民政府申請了40萬元撥款，邀請龔祖同去長春攻關。

知難而進，屢敗屢戰，龔祖同日夜生活在爐邊，全身心投入在工作中。1952年除夕，第一次獲得了300升(一大坩堝)K8光學玻璃。接著又成功了兩坩堝。

歷盡艱辛，他終于實現了自己的宏愿，開創了中國自行生產光學玻璃的歷史。接著是鞏固、提高，開發新的品種。由硼冕玻璃到火石玻璃，再到鋇冕玻璃。在工藝上從經典法發展到澆鑄法。與此同時，他們向全國各地提供了圖紙以解決國內急需，他們有時甚至把自己的試制車間供工業部門生產之用。

中國的光學玻璃工業從此誕生。

從1951年春提出光學玻璃試制車間的規劃到1958年轉而研制紅外變像管，龔祖同為中國光學玻璃的試制與推廣生產整整工作了7個年頭。1957年他發表了《光學玻璃熔制的發展及有關原理》一文，對其7年來熔制光學玻璃的經驗作了科學的總結。

1962年，龔祖同奉命來到西安，協助組建中國科學院光學精密機械研究所后，又創造了我國光學應用領域的數個重要的第一。

東北到西北：締造一個西光所

1962年3月，為發展中國的核武器，解決用于核爆試驗必需的高速攝影和耐輻照光學材料問題，在錢三強、王淦昌和張勁夫的提議下，國家二機部和中國科學院決定在西安成立一個以核爆試驗光測任務為方向的研究所。

國之所需，我之所向。龔祖同受命擔任所長，中國科學院新技術局副局長蘇景一任黨委書記。龔祖同帶領中國科學院長春光學精密機械研究所數名科技骨干來到地處黃土高原的西安，在原中國科學院陜西分院所屬西安原子能所、應用光學所、機械所、半導體所、科儀廠的基礎上建立了中國科學院光學精密機械研究所西安分所，1965年正式命名為中國科學院西安光學精密機械研究所。

據西光所一些已經是耄耋之年的老同志回憶，在建所初期，我們國家正處于三年經濟困難時期，工作條件異常艱苦，科研設施相當簡陋。在科研大樓未蓋好之前，各研究室都擠在邊家村老區的東一樓（宿舍樓）辦公，一間14平方米的房間放6-8張二斗桌，光學設計靠翻五位對數表，機械設計全用繪圖儀、鴨嘴筆，電路系統靠電烙鐵手工焊接。當時的一臺手搖臺式計算機就是所里最先進的設備。但是，大家工作起來是不分晝夜，辦公室燈火通明，常常直至深夜12點。

龔祖同重任在身，帶領這支年輕的研究所隊伍，一往無前，爭分奪秒，于1964年6月，研制出我國第一臺單片克爾盒高速攝影機和每秒20萬次高速攝影機，參加1964年10月16日我國首次原子彈試爆并圓滿完成光測任務。1966年11月，他們又研制出每秒250萬次高速攝影機，參加1967年6月17日我國首次氫彈試爆并圓滿完成光測任務。

核試驗轉入地下以后，在他領導下研制的電視變像管高速攝影機、雙路單幅變像管高速攝影機和納秒變像管掃描高速攝影機在1983-1984年三次地下核試驗中成功獲得早期中子流γ射線和X射線強度及能量分布的數據資料，為國家的核武器發展做出了重要貢獻。

在此后的歲月里，在龔祖同的領導下又陸續研制成功速度從每秒幾十幅到2000萬幅的間歇式高速攝影機、棱鏡補償式高速攝影機、等待型轉鏡高速攝影機、同步型高速攝影機、狹縫式高速攝影機、變像管皮秒掃描高速攝影機、軟X射線皮秒條紋相機、變像管瞬時高溫議，以及不同時間分辨率的轉鏡型掃描高速攝影機和小型電影經緯儀等。