平面激光诱导荧光是基于片状激光光束, 激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光, 通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述, 对比了脉冲串激光不同产生方式的特点, 阐述了发展状况, 并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。

设计了基于振幅型棋盘光栅的二维剪切干涉仪, 用于测量大数值孔径(NA)物镜的波像差。研究了棋盘光栅剪切干涉仪的基本原理, 分析了大数值孔径物镜波像差测量时涉及的几个特殊问题。首先, 根据棋盘光栅的远场衍射函数分析了棋盘光栅的衍射效率和衍射级分布, 给出了剪切干涉图数据的处理方法。接着, 根据球面光瞳坐标与平面探测器坐标的投影关系, 分析了光瞳坐标畸变的影响; 采用几何光线追迹方法, 分析了光栅方程非线性对系统误差的影响。最后, 推导了物镜光瞳边缘的相对照度与数值孔径的关系。试验结果表明：采用相同光瞳坐标, NA为0.6的显微物镜的波像差测量重复性（3σ）可达到3.7 mλ。对大数值孔径物镜测量过程中涉及的特殊问题进行了探讨, 结果提示：测量大数值孔径物镜的波像差时, 需要考虑光瞳坐标畸变、光栅方程引入的系统误差、光瞳边缘照度衰减的影响等。

为了分析一维相移剪切干涉仪中调制度的变化规律和影响。研究了一维光栅相移剪切干涉仪的基本原理，推导了干涉光强公式和光强调制度函数。通过将泽尼克单项像差代入到调制度函数因子，分析了泽尼克像差、剪切比对调制度函数的影响，发现测量范围主要受到高级球差和大剪切比限制。设计了一维相移剪切干涉仪的可见光实验装置，在632.8 nm 波长分别使用周期为9 μm、18 μm 一维光栅测量了一个NA=0.25 显微物镜的波像差，实验结果表明：光栅周期为18 μm 时可以正确测量，光栅周期为9 μm 时，调制度存在反转点，像差超出测量范围，并验证调制度函数分析结果的正确性。

泽尼克圆多项式在圆形光瞳的正交性和能够代表经典像差而被广泛应用到波前分析中，用泽尼克圆多项式作为矩形光瞳基底函数，通过推导得到在矩形光瞳上正交的多项式。这个在矩形光瞳上正交的多项式不仅是唯一的，而且也能够表示经典像差，就像泽尼克圆多项式在表示圆形光瞳时具有这样的特性一样。矩形光瞳上正交多项式像泽尼克圆多项式一样即可以用极坐标表示也可以用直角坐标表示。使用正交多项式前 15项在 MATLAB中用最小二乘法拟合窗口干涉数据，从拟合残差的 RMS统计分析的结果来看，能很好描述高质量熔石英材料在窗口方向上的折射率均匀性分布。

为了满足高精度光学系统对光学元件纳米级的检测精度要求,提出了一种理论可实现纳米级测量的632.8 nm移相菲佐干涉仪的设计方案。通过对检测凹面和凸面的632.8 nm 移相菲佐干涉仪的基本结构和测量原理的分析,指出影响干涉仪测量精度的几种主要误差：移相误差、几何结构误差、振动误差、探测器误差(非线性误差和量化误差)、光源误差(波长不稳定和强度不稳定)、空气扰动和折射率变化误差。通过对这些误差理论分析和模拟,量化了各误差对测量精度的影响,其中移相误差、几何误差、振动误差和空气折射率误差影响最为显著。根据测量精度要求和仿真结果,得到实现纳米级测量的干涉仪系统参数和环境参数设置要求。

根据波前拟合和计算机辅助装调的算法原理，基于动态数据交换（DDE）接口技术和泽尼克多项式拟合技术，采用阻尼最小二乘法，运用MATLAB和ZEMAX联合计算实现了计算机辅助装调。利用DDE接口在ZEMAX和MATLAB之间进行通讯，并用MATLAB编写了能够生成各阶泽尼克圆多项式和环多项式的基底矩阵函数的可视化的计算机辅助装调程序，实现了程序的通用性及易用性。使用该程序对大遮拦比光学系统进行模拟装调，验证了程序的正确性。为了确认泽尼克圆多项式在环域上的相关性对计算机辅助装调结果的影响，分别采用泽尼克圆多项式和环多项式进行模拟装调。模拟结果表明：计算机辅助装调使用这两种泽尼克多项式均可行。

信号传递函数(SiTF)是评价红外热成像系统性能的最基本的技术指标之一,该参数能够反映系统的增益、线性度、动态范围、饱和特性及均匀性.介绍了凝视型热成像系统的信号传递函数模型、测量方法和测量步骤,并详细分析了测量此参数时热成像系统工作状态设置,并对其影响给出实验结果.