针对高功率激光装置，基于自研鬼像追迹软件(GA)的鬼像分析结果，采用辅助设计方法在装置的三维结构模型中形象、直观地显示鬼像的分布情况，精确计算出鬼像光束传输过程中与装置的干涉情况；并对典型未知的鬼像危害进行分析，提出了可采取的规避措施。所开发的软件能够满足高功率激光装置不同要求的鬼像分析计算，其分析结果直接应用于装置的设计，对于缩短设计周期、提高光束质量、降低装置造价具有重要意义及明确的应用前景。

本文提出用同轴不共焦抛物面——双曲面掠射系统,代替现在流行的同轴共焦系统。利用不共焦引入预定量的球差,可以抵消一部分轴外球差。与Wolter-I型(象面离焦)相比较,在0～15弧分视场内象质有显著改善,在15～20弧分视场象质相同。指出用MTF评价,可以比用线扩散函数或均方根弥散圆(rms)更准确地评价这类系统的象质。本文还讨论了光阑设置及望远镜口径尺寸公差计算方法。把口径误差表示为焦点与端面的相对位移,可以定量计算口径误差对象质的影响。计算结果与国外已发表的数据基本符合。镜面口径差的公差与圆度公差比口径公差的要求严格一个数量级以上,抛物面比双曲面的口径差的公差严格4～5倍。

文本用伽利略望远镜作扩角镜,给出一个1.67×扩角镜的设计实例,经加工测试证明,结果是满意的,有一定的实用价值.

利用光学不变量对焦平面系统进行近轴分析，得到了量化焦平面系统冷反射集中程度和变化率的两个一阶参量。以热辐射理论为基础，推导并总结了冷反射引入温差（NITD）和成像系统参数及环境参数的关系式。以焦距为90 mm，视场角4°，F数2.75的中波焦平面成像系统为例，在CODE V软件中对其冷反射效应进行了定量分析，并以一阶参量为约束，实光线追迹辅助验证的方式进行了冷反射优化,优化后光学系统的冷反射降低了70%。在杂光分析软件(ASAP)中根据系统的实际参数对冷反射分布进行了模拟，结果表明对冷反射进行优化控制后，系统的NITD减小到了预设值之下，冷反射效应得到了很好的控制。

由于飞机共形窗口形状非对称且常常相对于其后成像系统倾斜，使得结构最为简单的旋转对称固定校正器无法应用于飞机共形窗口的像差校正。为了最大程度简化飞机共形校正系统结构，提出了飞机共形窗口像差的二级静态校正，使得固定校正器能够应用于飞机共形窗口的像差校正。第一级静态校正，即通过某种静态校正手段首先校正共形窗口在0°沿轴瞬时扫描视场引入的非对称像差，为固定校正器的使用提供条件；从理论上证明了通过对飞机共形窗口内表面进行消像差设计，可以作为一种校正手段实现第一级静态校正。第二级静态校正，即使用固定校正器校正共形窗口引入的随扫描视场变化而变化的动态像差。阐明了飞机共形窗口像差的二级静态校正原理；基于该校正原理，给出了一个设计实例。

双色滤光片的膜系设计方法有多种，如自动优化设计、缓冲层和组合膜系设计、加厚间隔层的Fabry-Perot(F-P)膜系、双峰结构F-P 膜系的多次重复，以及具有分形结构的F-P 膜系设计等方法。但它们在特定通道带宽和通道间距要求的膜系设计中，或者在膜系的工艺可实施性方面存在一定的局限性。运用目标光谱拟合优化后的两个具有增透带的F-P 膜系相组合的设计方法，有效解决了较宽通道带宽和较大通道间距的双色滤光片的设计问题。采用Ge和SiO 两种材料，利用有限的38层薄膜，在中波红外波段设计出了波形良好的双色滤光片，其两个通道的相对带宽均为9%，两个通道中心波长位置比可以在1.4~5.0 的范围内进行调整，通带边缘陡度不大于2.0%。这种膜系结构的双色滤光片具有通带宽度和位置方便调控的特点，并有较强的可实施性。

设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成, 在成像系统中, 设计了新型眼底立体成像光学结构, 并加入前置物镜来提高成像分辨率; 在照明系统中, 通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生, 并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明, 该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集, 还可以实现眼底视网膜6×106 pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm, 系统总长为290 mm, 场曲值小于28 μm, 畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力, 能对-7~+5 m-1屈光度人眼的眼底进行清晰成像。

建立了8 m环形拼接太阳望远镜(8-m-RST)的主镜控制系统的数字控制器模型。通过提取系统模型的频率特性参数, 获得了采样周期、相对稳定性、积分增益与控制带宽之间的关系。引入脉动风干扰模型, 通过仿真验证了主镜系统在平均风速较低的脉动风扰动影响下的性能。研究结果表明, 8-m-RST的主镜控制系统稳定且控制带宽满足0.2 Hz的设计要求, 能有效抑制2 m/s平均风速的干扰, 对8-m-RST结构设计的改进、倾斜传感器和控制器的设计都有重要的参考价值。

为了校正机载共形光学窗口引入的随观察视角变化的动态像差,提出基于计算成像的共形光学系统像差校正方法。通过建立非相干成像系统模型,给出波前编码系统消除共形光学窗口动态像差的原理和成像过程,阐明基于计算成像的共形光学系统的设计准则和掩模板的优化流程,利用倾斜边缘法定量分析该系统的传递能力。实验结果表明,通过计算成像的方法可以校正机载共形光学系统的动态像差,并且无需加入复杂的校正器件,该系统具有结构简单和稳定性强的优点。

利用几何光学原理, 设计了一套应用于大功率CO2激光陶瓷烧结的均束装置。采用光波导进行均束, 分光镜进行分光, 使得此装置可以应用于陶瓷的双面烧结。其中, 光波导为长200 mm, 横截面为10 mm×10 mm的中空柱形。采用两块呈一定夹角的平面镜组成分光镜。经模拟, 该装置均束效果良好, 基本不受原始激光束光斑质量的影响。用傅里叶光学对光学系统进行分析, 讨论了增加光斑均匀性的方法。由于所有元件都采用反射型, 能量损失低, 光路校正方便, 符合大功率CO2激光器使用要求。