为研究闪电特性, 设计了用于闪电实验室场景模拟的大变倍比近红外无焦激光扩束光学系统, 用于模拟不同光斑尺寸的闪电单元。根据高斯光学几何法计算系统外形尺寸, 合理确定了各组份的口径及光焦度; 由ZEMAX软件包优化设计得到系统的光学结构参数, 并对系统整体性能进行了分析评价。该系统变倍比为13, 出射光束光斑均匀、无衍射环, 满足研究闪电信号特性的需求。激光扩束系统的中心工作波长为777.4 nm, 入射光束直径为1.0 mm, 入射激光光束在步进电机驱动下连续可调, 使得出射光束可从φ0.8 mm变化到φ10.6 mm。系统具有镜片少, 结构简单, 变焦轨迹平滑无卡滞等优点, 可用于模拟不同尺寸的闪电单元。

闪电场景模拟系统中需要不同强度分布的光轴平行的多路光束, 多棱镜分光系统能够实现平行光束增宽和强度分布调制。为获取彼此平行的多路光束, 采用五棱镜扫描法完成等间隔分布的四棱镜分光系统的多光束光轴平行度检测, 通过CCD采集返回的与特定光轴位置信息有关的光点光强分布, 并编制相关的软件计算质心偏差, 为分光棱镜的定位装校提供直观准确的反馈信息, 装校装置具有简单方便的特点。装校后的四棱镜分光系统在x、y、z 3个方向上的光轴匹配精度分别小于3′、4′和4.5′, 4束平行光的光强之比约为8∶4∶2∶1。进一步提高CCD分辨率和增大成像物镜L的焦距后, 光轴的匹配精度可以达到秒量级。

人眼视网膜是一种具有高散射特性的生物组织。基于米氏散射理论研究光在视网膜组织中的传输过程对生物组织散射成像具有重要意义。根据解剖学上视网膜结构与细胞分布的特点，引入分子动力学领域的静态结构因子修正辐射传递理论，并采用离散坐标法求解视细胞对散射光偏振性的影响。结果表明散射光偏振性取决于视细胞尺寸与浓度分布等因素。在不同的极角和光程位置，散射光束的偏振性呈现波动性变化，视锥细胞核比视杆细胞核具有更强的散射特性，散射光束的偏振特性变化随散射角的增大而增大。

The fundus camera used in imaging retina includes two parts: fundus imaging path with a positive focusing lens and annular Kohler illuminating path. We present a pupil joint equation and a focus equation based on the internal focusing manner to analyze its configuration. Using these equations, the configuration of the camera is given in detail. The design result of the fundus imaging path shows compact initial configuration at a total length of about 123 mm. The focusing range is -10-10 diopter, and the movement of the focusing lens is nearly linear at displacement of more than a sub-millimeter per diopter.