在离轴数字全息的应用研究中，将数字全息图视为单位振幅平面波照射下的光波场，利用1次快速傅里叶变换(FFT)计算菲涅耳衍射积分是最流行的物光波前重建方法(简称1-FFT法)。然而，用球面波为重建波，利用像平面滤波技术及角谱衍射理论，存在需要4次FFT的另一种波前重建方法(简称FIMG4FFT法)。基于快速傅里叶变换理论对这两种方法进行研究。结果表明，尽管FIMG4FFT重建方法需要进行4次FFT计算，却能用较少的计算资源高效率地重建同等质量的物光场。为便于实际应用，详细给出FIMG4FFT方法在彩色数字全息图像重建及物体微形变检测中的应用实例。

离轴三反射(TMA)系统是基于同轴三反射系统，通过视场离轴及孔径离轴实现无中心遮拦。传统解法需通过三反射镜遮拦比与放大率,来确定同轴结构的间隔等参数，该方法不利于直接限制系统筒长。在传统解法的基础上，提出一种通过给定三个反射镜间隔及三镜到像面距离，确定同轴结构的方法。利用Matlab 软件设计程序求解初始参数；利用Zemax 光学设计软件进行优化。根据是否有中间像面，分别设计得到焦距为1500 mm，入瞳250 mm 的Cook 式和Wetherell 式离轴三反射系统。结果显示，两种光学系统调制传递函数在50 lp/mm 处均大于0.6，点列斑均方根半径小于5 μm 。该方法直接有效的控制了系统长度，设计结果像质满足要求。

从三级像差理论出发，推导了光阑设于次镜镜框的共轴四反射镜光学系统的单色像差系数的表达式，并给出了四反射镜光学系统的基本设计流程图。在此基础上，对光学系统进行视场离轴，设计出了视场角为20°×0.6°，焦距为1343 mm的视场离轴四反射镜光学系统。该光学系统无中心遮拦，结构紧凑，成像质量接近衍射极限，适用于空间遥感。

资源包含以下内容： 离轴全息模拟.m 1-FFT重构.m 光.mat hologram.tif 程序用于模拟离轴全息的生成，程序也可用于实际全息干涉测量实验。

头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用，离轴反射式头戴显示光学系统是头戴显示系统的一种设计形式，既能满足小型化和结构紧凑的需求，又能实现宽光谱成像，无需校正色差；然而，现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难以满足大出瞳直径和小F数相兼容的要求。针对该问题，提出基于光学自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统，实现了大出瞳直径和小F数。该自由曲面头戴显示光学系统分别采用双曲率基面自由曲面和XY多项式自由曲面，出瞳直径为10 mm，F数为3.0，视场角为28°，出瞳距大于15 mm。该系统的成像性能满足要求且优于现有设计结果。

大视场、高分辨力星载成像光谱仪已成为空间遥感的迫切需求。根据大视场、高分辨力的研究目标，提出了先视场分离分光再用分色片分光的设计方法，分析了视场分离分光的原理。设计了一个全反射式星载成像光谱仪光学系统，该系统由指向镜、11.42°远心离轴三反消像散（TMA）前置望远系统和4个Offner凸面光栅光谱成像系统组成，通过恰当选择4个光谱成像系统的变倍比来实现2种探测器的匹配。运用光学设计软件CODE V对成像光谱仪调制系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7以上，完全满足设计指标要求；同时证明了设计方法是可行的。

此 MATLAB 代码通过对重建的相位分布进行相位展开来执行离轴全息图的重建。 详情请参见“离轴和内联电子全息：实验比较”，超显微镜 110, 472 - 482 (2010)，doi: 10.1016/j.ultramic.2009.12.007

以光楔为例的离轴系统的优化：ZEMAX中如何优化离轴系统的偏离角度？ 为了详细说明离轴角度的任意控制，笔者将带大家一步一步完成详细的设计过程。

为了实现非完善成像离轴三反系统的高质量装调,提出了一种置于三反系统焦点前的像差补偿系统的设计方法。基于高斯光学,推导了补偿系统参数与像点空间位置的关系,并根据三级像差理论,设计出补偿系统的初始结构。利用有效口径为400 mm、F数为3.9的离轴三反系统,对所提方法进行了分析,验证了方法的可行性。所提方法有效提高了优化效率,适用于多种类型的反射系统。最终设计结果以相对较小的口径实现了非完善成像离轴三反系统的高质量装调,有效降低了装调成本,提高了装调效率。

提出一种用于测量微结构表面形貌的离轴显微干涉术。该技术的实验装置为一个优化的马赫-曾德尔干涉仪。其特点为参考波是具有一定载频的倾斜波。该技术中应用CCD 记录离轴显微干涉图，并用傅里叶变换方法对记录的干涉图在傅里叶面进行频谱滤波求解相位。不同于经典显微干涉术，离轴显微干涉图的载频较高，仅需单幅干涉图即可得到相位信息。因此该技术在测量中具有防振、快捷有效的特点。利用一个标准微台阶以及微孔阵列的形貌检测结果验证该技术的有效性，同时与轮廓仪的测试结果进行对比，证明结果一致。被测物也应用Mirau干涉显微镜进行测试，实验结果表明经典显微干涉图干涉信息载频不足，仅使用单幅干涉图不能得到正确相位，该组实验证明了离轴显微干涉术相对于传统显微干涉术的优越性。