针对传统轴向移动机械光学变倍系统结构复杂、体积大的问题，提出基于Alvarez透镜的横向移动红外光学连续变倍系统。该系统由两组Alvarez透镜、光阑、定焦透镜和红外探测器组成。两组Alvarez透镜构成开普勒式望远结构，其中，第一组Alvarez透镜作为变焦组，第二组Alvarez透镜作为补偿组。无限远入射光线经过两组Alvarez透镜后出射，出射的平行光通过定焦透镜聚焦成像到红外探测器的靶面上。使用Zemax软件进行光学仿真，该光学变倍系统覆盖8~12 μm的长波红外波段，最大视场角为6°，最大入瞳直径为6 mm，F数为2，畸变量小于2.1%，光学总长度约为74 mm。Alvarez透镜仅需横向移动约1 mm即可实现5×到15×的连续光学放大。该系统在红外探测器分辨率为320×240、像元尺寸为30 μm时调制传递函数达到0.5@17 lp/mm。仿真设计结果表明，该系统具有放大倍率大、结构紧凑、成像质量高的优点，有望应用于小型化红外变倍成像领域。

光学非球面在先进光学系统中有着广泛的应用，其面形和参数的高精度测量是光学非球面加工和装调的基础。从面形误差和参数误差两类被测量的角度，阐述了各种典型的干涉测量方法，重点介绍了笔者在部分补偿法、数字莫尔干涉法中取得的成果，探讨了光学非球面干涉测量的发展前景和研究方向。

针对自由曲面面形干涉测量的需求, 提出了一种部分补偿干涉测量的可变形镜面形设计的优化方法, 以克服多变量优化易陷入局部最优以及无法有效约束可变形镜行程的问题。方法基于光线追迹原理建立自由曲面光学仿真系统, 采用泽尼克多项式表征可变形镜面形, 通过计算面形矢高约束其表面行程; 以像面波前为优化目标, 构建带约束条件的最优化求解问题模型; 基于节点像差理论完成优化变量的筛选, 结合模拟退火算法寻找全局最优解。针对典型自由曲面, 设计了基于可变形镜的折反射式部分补偿器, 仿真结果表明方法可以将系统的剩余波前峰谷值从32.20λ降到6.55λ, 剩余波前斜率最大值从0.53(λ·pixel-1)降到0.11(λ·pixel-1), 满足部分补偿检测的要求。

介电弹性体具有结构紧凑、形变量大、响应速度快及易集成等特点,为了降低驱动电压,将介电弹性体应用于液体透镜中,采用介电弹性体和透镜薄膜分离结构,建立了介电弹性体主动薄膜变形、透镜薄膜变形以及液体透镜焦距的数学模型。仿真结果表明,当初始液体压力为500 Pa、驱动电压为1000 V时,液体透镜的变焦范围为15.13~22.80 mm,焦距增加了为51%。分析了介电弹性体的杨氏模量、残余应力、初始厚度及半径对液体透镜焦距的影响,结果表明,同等增加倍率下,介电弹性体的初始厚度对液体透镜焦距的影响最大,其次为残余应力,该研究结果可为优化设计介电弹性体驱动的液体透镜提供参考。