为满足光电成像装备多元、广域、远距离探测的需求，提出了双波段复合孔径光学系统的概念。采用主副孔径配合探测搜索的方式，其中主孔径用于远距离探测，副孔径用于大视场搜索，并分析主副孔径与中继系统拼接函数以推导复合孔径共焦面方程，从而保证不同波段图像采集的同步性和一致性。设计的红外双波段复合孔径光学系统成像波段为3.7~4.8 μm和7.7~9.5 μm，复合孔径系统由5个子眼（1个主子眼和4个副子眼）构成，主孔径焦距为200 mm、视场角均为±6°，副孔径焦距为50 mm、视场角均为±12°，主副孔径光轴夹角为6°，合并后的总视场为24°。相对于均一型复合孔径系统而言，该系统兼具了远距离探测与大视场搜索功能，主副孔径系统与中继接收系统成像质量良好，在-40~60 ℃温度范围内无热差影响。

针对传统高精度角位移测量方法中,存在制造工艺复杂、多测头结构复杂且安装困难等问题,提出一种基于旋转光场且整周封闭的高精度角位移测量方法。该方法借鉴旋转磁场产生原理,在整个圆周面上均布正弦型透光面,等间隔地将整圈透光面分成0°、90°、180°和270°四组,用单路交变光场为整周封闭的透光面提供交变光强信号,经光电转换和微控移相合成一路电行波信号,最后利用高频时钟脉冲对参考信号与电行波信号的相位差进行插补,实现了角度测量。通过搭建实验平台,对不同的原理样机进行对比实验,实验验证了制造精度和对极数对测量误差的影响,在整周360°测量范围内,采用圆心角为2°的等分透光栅面,测量误差可达±5.0″。由于测量误差主要由周期性误差成分组成,通过修正谐波误差以及提高光场分布质量,其测量精度还将有较大的提升空间。验证了该方法对制造和安装误差的抑制效果,为采用低精度制造工艺实现高精度测量提供了一种有效的实现方案。

在利用液晶空间光调制器液晶分子等效折射率的变化实现光波前的动态调控, 从而进行光学非球面的零位干涉测量时, 液晶空间光调制器独立单元中像素离散化的尺度、单元结构的填充比例以及电控数字位阶都直接影响到波前调控精度。本文基于菲涅耳衍射原理以及离散傅里叶变换算法,使用物理光场数值分析软件 VirtualLabTM分析了像素独立单元对液晶空间光调制器重建补偿波面精度的影响, 建立波面经空间光调制器调制传播至待测表面的仿真模型, 评估像素结构因素对波前重建的理论算法本底误差及构成像素结构的多因素耦合误差, 重点关注像素尺寸采样频率与波前最大空间频率的匹配问题, 提出根据重建波前理论模型反推选取符合高精度测量要求的空间光调制器, 可有效降低动态检测系统的成本需求。理论计算得到制约空间光调制器重建高精度波面(RMS=0.01 λ)的因素与液晶分子响应的自身非线性以及基底空间不一致密切相关。

为了研究合束效率与二向色镜的反射性质之间的关系,通过建立多层膜系粗糙表面反射模型,采用模拟仿真的方法对用于光谱合束的大陡度二向色镜反射率曲线进行了计算分析,结合光纤激光器光谱曲线得到了合束效率的仿真结果。对不同角度二向色镜表面面形与反射率、合束效率的关系进行了分析,对二向色镜合束系统的稳定性进行了模拟讨论,并对二向色镜的部分参量提出了要求。结果表明,使用小角度二向色镜可以获得10kW以上的输出功率,合束效率达97%。这一结果对二向色镜参量的提高是有帮助的。

熔融石英基片受高能激光辐照后,受热产生的热形变会恶化系统出射的光束质量。为了研究光束质量的恶化情况,采用COMSOL有限元分析软件,建立了在连续高能激光辐照下熔融石英基片热形变分析模型,并针对基片在不同的夹持方式下的热形变进行了比较分析,得到了基片受热后的温度分布和形变分布情况,并利用VirtualLab软件定量分析了熔融石英基片热形变对光束质量的影响。结果表明,采用四周固定的方式,热形变量是最小的；基片的热形变会对光束质量造成影响,激光辐照时间越长,热形变量越大,对光束质量影响越大；当基片被激光辐照20s后,采用夹板固定的基片最大形变量达到415.90nm,光束质量因子Mx2由1.0036恶化至1.4571；采用四周固定的基片最大形变量达到98.38nm,光束质量因子Mx2由1.0036恶化至1.0064。这一结果对后续激光合束系统搭建以及光束质量优化有重要的指导意义。

蜂王浆是一种具有抗氧化、 抗衰老、 调节心血管系统和免疫功能的纯天然营养保健食品, 近年来在食品、 生物医学等领域广泛应用。 由于蜂王浆的采集过程费时费力且没有快捷简便的方法检测其品质, 使得市场上的蜂王浆产品质量参差不齐, 因此实现蜂王浆品质的快速鉴别就显得至关重要。 该研究以蜂王浆的水分和蛋白质为研究对象, 利用拉曼光谱技术结合主成分回归算法(PCR)和偏最小二乘法对蜂王浆进行了快速定量检测, 建立了水分、 蛋白质的定量模型, 探究对其定量分析的可行性, 并进行光谱预处理以提升模型的预测能力, 使其预测准确性更高。 蜂王浆中水分和蛋白质化学值的测定分别采纳蜂王浆国家标准规定的减压干燥法和凯氏定氮法。 蜂王浆光谱的采集则是由DXR激光共焦显微拉曼光谱仪测得。 应用TQ Analyst分析软件对蜂王浆光谱进行预处理及建立定量分析模型。 其中光谱预处理包括导数、 标准正态变换、 多元散射校正、 Savitsky-Golay卷积这四种光谱预处理法, 并按一定关系排列组合成多种不同的预处理方法, 对蜂王浆样品光谱进行数据处理, 寻找出最优的模型与处理方法。 结果表明, 利用主成分回归法建立蜂王浆水分和蛋白质的定量模型效果不理想, 水分的定量模型结果表明, Savitsky-Golay平滑(7) 处理校正集决定系数最高但也仅为0.741 3, 预测集决定系数为0.661 6, RMSEC为0.656, RMSEP为1.34, 建模效果差。 蛋白质的PCR定量模型结果表明, Savitsky-Golay平滑(7) 处理相较之下最优, 校正集决定系数0.675 0, 预测集决定系数为0.566 8, RMSEC为0.548, RMSEP为0.957, 建模效果较差。 因此, 基于PCR所建模型对蜂王浆水分、 蛋白质的含量有一定的预测可能性, 但建模效果较差, 预测准确度低, 稳健性差。 而结合偏最小二乘法并进行S-G(7) +二阶导数+SNV处理对蜂王浆水分建模效果最好, 水分含量校正集和预测集的决定系数分别为0.992 7和0.948 8, RMSEC和RMSEP分别为0.162和0.442。 蛋白质的PLS定量模型, 通过对多种预处理组合处理结果进行对比, S-G(7) +一阶导数+SNV处理对蜂王浆蛋白质建模效果最佳, 蛋白质含量校正集和预测集的决定系数分别为0.991 6和0.879 5, RMSEC和RMSEP分别为0.143和0.497, 建模效果好。 因此, 利用拉曼光谱结合偏最小二乘法快速检测蜂王浆中水分和蛋白质的含量是可行的, 且所建定量模型稳健性良好, 预测准确度高。 通过上述实验可总结得出, 在一些不可避免的外界因素影响下, 将多种预处理方法组合起来可以提高模型的准确性和稳健性, 比用单一的光谱预处理方法修正光谱更加有效, 优化效果更加明显, 且有效提升了模型的各参数, 更好的提高了模型预测的准确性。 同时表明了, 拉曼光谱技术应用于蜂王浆品质的快速检测是可行的, 且检测准确度高, 速度快, 在蜂王浆品质的快速检测方面展现了很好地应用前景。