本文解决了在光学软件中对各种复杂棱镜进行实际光路追迹的问题,给出了对其中各种偏心、倾斜工作面通用的坐标变换公式,并着重介绍了对屋脊棱镜、角反射镜等具有特殊几何光路的棱镜的光路计算方法。

为了提高半导体激光器位置敏感器件(LD-PSD)激光三角法测距、测厚系统的测量精度，对半导体激光器的光斑质量进行了研究。用不同功率的半导体激光器做静态测距实验，结果表明，在长时间连续测量中，激光光斑重心的漂移增大了系统的测量误差。光斑重心漂移主要是由光斑的高频噪声和光斑整体偏移造成的。针对这两方面因素设计了基于针孔滤波和棱镜分束的能够提高激光光斑质量的光学系统，并用CODEV软件进行了优化与仿真。将所设计的光学系统加入到测距仪中重新进行静态测距实验，结果表明，改善后的系统精确度由25 μm提高到8 μm，使得基于位置敏感器件的激光三角法测距、测厚系统在长时间连续工作时也能保持较高的测量精度。

为了克服现有平行分束偏光镜剪切差较小且不可调谐的缺点，拓宽平行分束偏光镜的应用范围，采用冰洲石晶体和两块间距可调的三角形玻璃棱镜，制作出造价相对低廉、剪切差大范围内可调谐、且具有优越的分束比和透射比的复合式剪切差可调谐平行分束偏光镜。从理论上分析了该复合式棱镜的剪切差可调谐范围、e光和o光的分束比及未镀增透膜的情况下总的透射比随复合式棱镜中玻璃棱镜的结构角及两块玻璃棱镜的间距等结构参数的变化，并给出了仿真计算结果。依据该结果设计了实验样品，剪切差在1.4~50.2 mm范围内可调谐，e光和o光的光强分束比优于1.1，且在未镀增透膜的情况下总的透射比大于80%。