以P型<100>硅作为衬底, 采用射频磁控溅射技术, 在室温下制备了氮掺杂氧化铟锡锌薄膜晶体管(ITZO TFTs), 研究了氮气流量对氧化铟锡锌薄膜晶体管结构、光学、电学特性以及稳定性的影响。实验结果表明: 在不同氮气流量条件下制备的氧化铟锡锌薄膜均为非晶态, 在可见光范围内的平均透过率均在90%左右, 光学带隙数值在3.28~3.32 eV之间变化。在氮气流量为4 mL/min时制备的ITZO TFTs, 有源层与栅极电介质界面处的界面态密度(Nmaxs)仅为4.3×1011 cm-2, 场效应迁移率( μFE )为18.72 cm2/(V·s), 开关比(Ion/off)为106, 亚阈值摆幅(S)为 0.39 V/dec, 电学性能最优。栅极正偏压应力测试结果表明, 该器件具有最强的稳定性。因此, 适量的氮掺杂可有效地实现器件氧空位的钝化, 降低器件的界面态密度, 提高ITZO TFTs的电学性能及稳定性。

针对成像光学系统的波像差检测, 提出波像差梯度偏离值评价方法, 用于表征波前的成像性能.定义波像差梯度偏离值为波前成像点与成像能量中心的偏离值, 相对波像差梯度偏离值为波像差梯度偏离值与艾里斑大小的比值.相对波像差梯度偏离值与波前口径、形状、焦距均无关, 其与波像差梯度偏离值均可以用成像尺寸、成像集中度以及成像能量分布等方式进行评价.大量的波像差实际检测结果表明, 成像集中度和成像能量分布在不同的检测分辨率条件下的稳定性较好, 分辨率每相差一倍产生的差异通常小于10%.中频误差含量不同的两个球面和非球面波像差的实例比较结果表明波像差梯度偏离值可以很好地评价波像差的空间频率分布特征.根据出瞳位置的波像差梯度偏离值分布和像面位置的波像差梯度分布情况, 可以方便地指导光学加工和系统装调.该方法可以用于制定波像差指标, 进行波前质量控制.

介绍了一种轻质矩形离轴非球面反射镜的加工与检测方法。针对矩形离轴非球面镜这种直角效应的加工难点, 提出双摆式加工工艺, 并设计改造双摆式加工机床使该方法得以实现。采用该方法加工完成某多光谱仪光学系统中4块矩形离轴非球面反射镜（其中最大尺寸为266 mm×110 mm）, 最终加工得到的面形精度均优于0.020λ（RMS, @633 mm）的设计指标要求。加工结果表明, 用该加工技术既提高了光学加工效率又利于得到较为平滑的面形质量。

针对4 m光电望远镜中SiC轻量化主镜比刚度大, 面形精度要求高的特点, 提出采用液压whiffletree被动支撑并联力促动器主动支撑的轴向液压主动支撑方案。液压被动支撑承担镜重, 主动支撑仅输出校正主镜面形误差所需的主动校正力, 从而减小主动支撑元件力促动器的作用力范围, 提高主动校正力精度。借助于有限元法完成了轴向和侧向支撑系统的优化, 确定了轴向54点和侧向24点等间距等力(β=0.5)支撑系统设计。当仅有被动支撑作用时, 主镜水平和竖直状态下重力引起的镜面变形误差RMS值分别为37.8 nm和82.9 nm。采用主动校正后, 主镜水平和竖直状态下的镜面变形误差RMS分别减小到12.0 nm和9.8 nm。不同俯仰角下主镜的镜面变形均能满足面形误差RMS不大于λ/30(λ=632.8 nm)的指标要求。

在玻璃衬底上通过磁控反应溅射法,利用纯金属Zn靶,在N2-Ar等离子体氛围中制备出氮化锌薄膜。X射线衍射谱表明氮化锌具有(4 0 0)择优取向,反方铁锰矿结构。研究了溅射功率对氮化锌薄膜结构、电学及光学性质的影响。

为了提高线偏振相移干涉检测的精度，分析了参考光和测试光的偏振方向正交性对该项检测技术的影响。分析了线偏振相移干涉的原理，提出偏振非正交引起的检测误差与波像差有关，且检测误差峰谷值与测试光和参考光振幅之比以及偏振非正交量成正比。讨论了偏振非正交产生的原因，认为测试光在被检元件表面的折射或者反射都有可能引起偏振非正交。针对不同被检元件，给出了减少偏振非正交的几种方法，包括合理镀膜、选择合理入射角偏振方向等。通过Skip-Flat检测对理论分析进行了验证。结果显示，对于入射角为45°的检测光路，偏振正交性引入的检测误差呈现与条纹一致的分布，峰谷值为0.174 1λ，这与理论分析相吻合。文章指出，进行偏振相移干涉检测时，需要针对不同的被检元件进行分析，以确保偏振非正交产生的检测误差能够满足技术要求。

为标定和校准头盔瞄准具检测设备，提出一种新的光学结构，并设计了一款标准头盔显示系统(HMD)。该系统采用球面共轴设计，在有限体积的限制下满足了低畸变、高清晰的光学指标要求。利用对称性光学设计原则分步设计，设计的标准HMD系统出瞳清晰，可保证系统各种光学像差的综合校正。针对127 cm(1/2 in)微显示器设计了视场为30°、出瞳距离为75 mm的标准HMD光学系统，各视场在分辨率30 lp/mm处的MTF值均大于03，系统畸变小于09%。设计的标准HMD光学系统形式简单、结构紧凑，光学性能优良，可作为头盔瞄准具检测设备标准件。

为控制传统眼底相机的杂光和鬼像，设计了一款40°视场、48 mm工作距离的折反式眼底相机光学系统。设计了离轴反射式网膜物镜，引入了自由曲面以校正其离轴像差，成像物镜中采用两个自由曲面对网膜物镜的剩余像差进行校正。建立了一种离焦眼模型，用于优化成像光路，消除人眼像差对成像的影响，同时得到不同视度缺陷眼的成像光路。照明光路中使用3个相邻的环形光阑，减少了眼球光学系统反射的杂光。成像光学系统可在-10~+10 m-1调焦，物方各视场分辨率为33 lp/mm，系统畸变小于8.5%; 照明光学系统在不产生鬼像的前提下，可均匀照明眼底，照度非均匀性在15%以内。实验表明，引入自由曲面的折反式眼底相机，有效地消除了杂光和鬼像，满足大视场和大工作距离的要求。

研究了用双摆动技术抛光离轴非球面的工艺。介绍了用双摆动抛光加工离轴非球面的原理，分析了双摆动抛光过程中抛光盘与工件的相对运动特性及各个工艺参数对相对运动路径的影响。建立了双摆动抛光运动的数学模型，进行了计算机仿真，并对不同参数下的仿真结果进行了比较。给出了抛光模形状模型，实验验证了不同形状抛光模的材料去除特性。应用双摆动技术加工了一个224 mm×108 mm离轴碳化硅反射镜,结果显示：应用该技术加工离轴非球面镜可以有效抑制光学表面中频误差，具有较高的材料去除效率，面形精度可以稳定达到λ/30(rms, @633 nm)。因此，双摆动抛光技术的研究有助于推动离轴非球面制造技术的发展。

提出一种新型眼底成像系统，结构更加简单、紧凑。系统的成像和调焦投影光路共用调焦镜，调焦投影光路完全嵌入到照明光路。调焦投影光路不再专设照明组件，避免了投影目标和调焦镜之间的机械联动结构。并且充分利用了网膜物镜系统的空间。利用LED光源窄带宽的优势，瞄准和拍照过程共用一个电荷耦合器件相机。采用新的光学结构，设计了一款视场30°、工作距离30 mm的眼底相机光学系统，眼光焦度补偿范围-10 m-1~+5 m-1，物方各视场分辨率为45 line/mm，畸变小于5%。