强激光发射装置和光电跟踪系统中,光学器件多,光路复杂,光学机械零件位置的相对移动会使光轴平行度偏离,为此提出一种共光路自动对准系统。基于对准原理,利用激光发射光路, 建立上、下行基准光束,使之分别与系统轴系、出射激光平行,并且通过自准直CCD测角仪测出上、下行光路的角偏差值,控制信号驱动快速控制反射镜,使快速控制反射镜两轴转动到角偏差为零值,实现发射激光与一级扩束系统对准及一级扩束系统与跟瞄系统之间的精密自动对准。实验结果表明,对准后的光轴平行度为5.21″,快速控制反射镜的闭环精度不大于5″。

激光雷达不仅可用于分析目标光谱特性, 还能够获取空间目标方位、距离、三维形貌及运动特征。常规激光雷达测量的目标特征单一, 难以同时具备以上所有的探测能力。针对激光雷达的多种功能需求, 设计了一种同时具备以上多种测量能力的激光雷达, 采用发射/接收共光路系统结构形式, 极大地简化了光学系统结构, 光学系统为特殊的折反射结构, 在仅使用两种光学材料的情况下即可实现400~1400 nm宽波段的发射与接收。为实现多谱段探测, 激光光源采用光参量振荡器单脉冲可调谐激光器, 光谱调节范围覆盖整个探测波段。激光发射系统的激光等效扩束比达到12.6, 单色回波接收系统等效F数为8, 采用光电倍增管, 20 μm内的径向能量接近100%。为满足对目标的跟踪与精细结构测量, 在共光路的基础上, 加入可见光接收系统, 使多谱段激光雷达还具备可见光成像能力, 可见光接收系统全视场为1.6°, 所设计的调制传递函数在37 lp·mm-1处优于0.5。系统各项设计指标满足探测需求。

针对远程红外目标探测的需求，为提高光学系统在复杂环境下的探测能力，设计了制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜。摄远物镜的工作波段为红外中波（3~5 μm）及红外长波（8~12 μm），采用透射式共光路结构，由物镜和中继镜组成。摄远物镜焦距为-200 mm，F数为2.8，全视场角为3.2°。探测器选用2/3 inch(1 inch=25.4 mm)的HgCdTe红外中波焦平面阵列，分辨率为320 pixel×256 pixel，像元尺寸为30 μm。该摄远物镜像质优良，在截止频率为17 lp/mm时，红外中波各视场的调制传递函数(MTF)值超过0.5，红外长波的MTF值超过0.3；各视场点列图均方根半径均远小于艾里斑半径；实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜可用于坦克红外观瞄等系统。

相位显微成像技术在生物细胞形态观察和类别识别中有着重要的应用。基于稳定性强的共光路系统，提出了一种利用反射镜将光束一分为二，然后重叠，产生共光路干涉的方法，该方法利用光束的几何放大作用，免加载显微物镜，即可将干涉图像放大在成像屏上，且通过调节反射镜的角度，实现同轴、离轴和微轻离轴相位显微成像，对图像进行相位恢复处理后，可了解相位样品的形态结构，理论和实验结果表明该方法可行，为生物细胞相位显微成像新技术的开发研究提供了一种方法。