在DMD光刻设备中, 由于机械装调产生的机械误差导致曝光图像间产生拼接误差, 进而造成曝光图像出现错位、交叠等问题。为了消除 DMD在大面积曝光过程中的曝光误差, 对误差校正方法进行研究。首先, 利用显微镜对曝光后的基板进行测量得到曝光误差。然后, 在曝光误差的基础上建立误差模型。最后, 根据误差模型提出了基于运动补偿的 DMD光刻系统误差校正的方法, 该方法有别于目前已有的误差校正方法。实验结果表明, 在微米级图像曝光过程中, 曝光误差减少了 80%以上, DMD曝光中心偏移距离由 175 μm减少为 21 μm。有效提高曝光图像的拼接精度, 满足对大面积曝光图像的高质量、高精度等要求。

为满足高机动装甲车辆对光电瞄准系统视轴高稳定精度的要求, 设计了光路中嵌入快速反射镜的反射镜式光电系统复合轴稳定平台。首先, 利用施奈尔反射镜定律的矢量方程, 构建系统视轴矢量方程, 研究其运动特性、稳定补偿原理; 然后, 分析了控制方法、控制系统频率特性, 分析结果显示, 传统稳定平台控制系统的截止频率26 Hz, 而复合控制系统的截止频率为215 Hz, 控制系统带宽提升了8倍以上; 最后, 构建了复合轴稳定平台实验装置、测试装置, 介绍了实验方法、稳定精度测试原理, 开展了复合轴平台与传统平台的稳定精度比较实验。实验结果表明, 在相同的实验条件下, 复合轴平台较传统平台的稳定精度提高了5倍以上, 反射镜式光电系统光路内嵌复合轴稳定平台能够实现光电瞄准镜的高精度稳定。

针对采用悬臂梁或变形圆环作为光纤光栅位移传感器的弹性形变结构时, 位移灵敏度较低的问题, 采用新型的椭圆位移放大机构对位移探杆的微小位移量进行放大, 改变椭圆放大器的机械尺寸调整传感器的位移分辨率.当椭圆位移放大机构的长度为60 mm, 宽度为19.8 mm, 中间最大宽度为30 mm时, 探杆的机械位移放大倍率约为2倍.当量程变化为0~100 mm时, 实验测得光纤光栅位移传感器的分辨率为6.1 pm/mm, 位移量和对应波长移动线性相关系数为0.998 52.适于机械装备和土木工程的结构位移高精度在线监测.

为提高伪装目标识别的准确性, 提出将光谱信息与偏振信息相融合的伪装目标识别方法。基于液晶可调谐滤光片(LCTF)搭建了偏振光谱成像系统, 通过实验对绿色植物中隐藏的假植株进行偏振光谱探测实验。利用主成分分析法(PCA)对各偏振方向的目标光谱图像进行波段选择, 获取对应的光谱融合图像后进行偏振度计算, 最终得到被测目标的偏振光谱融合图像。实验结果表明: 得到的偏振光谱融合图像与光谱融合图像相比, 信息熵提高了72%, 平均梯度提高了250%。

偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段，其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展，微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的研究仅限设计及光学性能分析方面，但并没有给偏振度等效噪声评价的精确理论公式。针对微透镜阵列偏振探测器模型分析了探测器尺寸、偏振片消光比、入射光源的偏振和像素间串扰等因素，给出了偏振度等效噪声的精确理论公式，并用计算机进行了模拟分析。该研究对微透镜阵列偏振探测器性能提高具有重要的指导意义。

最小可分辨色差通常使用基于人眼观测的主观方法测量，精度不高。为了提高测量精度，利用人眼敏感度函数Barten模型建立起来一种客观测量模型。即彩色四杆靶图案被成像系统接收，经色彩空间变换、傅里叶变换、人眼敏感函数处理，当测试图案敏感度值与由人眼敏感度函数决定的人眼敏感度阈值相匹配时，将此时的图片转换到CIELAB颜色空间并计算色差，记录不同空间频率四杆靶的测试结果并与主观测量结果相比较。结果表明：基于人眼视觉模型的客观测量方法与主观测量方法所得结果相一致，即所提出的客观测量方法是可行的。

为了实现快速、准确地校准机载多光谱光电跟踪设备中多光轴的一致性，设计一种基于卡塞格林式的光轴一致性校准系统。该系统使用卤素灯作为可见光光源，黑体作为红外光源，ZnS玻璃为基底的星点分划板提供无穷远目标，系统通光孔径为200 mm，焦距为1 500 mm，轴上点出射光平行性优于10″，满足多光谱多光轴的一致性检测中1′的要求。

提出了一种基于楔形平板等厚干涉原理测量光学玻璃非线性折射率变化的方法。在理论分析的基础上,建立了变形的等厚干涉条纹变化Δe/e与待测玻璃平片(K9玻璃)折射率变化量Δnb之间的数学模型;在选取一定的实验条件下,获得等厚干涉实验测量干涉图样,并利用MATLAB对实验所得的干涉图进行图像数据处理分析计算,恢复出非线性变化光学玻璃材料的折射率变化量Δnb,该方法的测量精度可达10-6。

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性，提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量，并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量，测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量，最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析，提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。

基于评价函数的宽光谱膜厚监控系统，由于实测光谱曲线和理论光谱曲线相背离，使得评价函数发散，监控失败。利用实测的膜层透射率光谱曲线，对于已镀层，利用模拟退火算法实时拟合其实际的光学常数，据此修正目标透射率曲线，并补偿吸收的影响，重新设计膜层数及预镀层厚度，获得新的评价函数，如此对评价函数进行逐层修正。实验结果表明，薄膜厚度监控误差可以达到10-2以下，精度完全可以满足实际要求。