为了实现对光学系统杂散光抑制能力的定量评价，开展了10⁻⁹量级高灵敏度点源透射比测试设备的研究和实验验证。采用脉冲光源、脉冲探测的新测量方法，在保证测试系统具有高灵敏度测量能力的同时，简化了微弱光电信号探测组件的复杂程度，建立了一套最大测试口径为600 mm、测试波长为527 nm的点源透射比测试设备，并利用该设备测试了一台250 mm口径空间光学相机的点源透射比。实验结果表明：60°入射角度时的点源透射比测试结果为1.68×10⁻⁹。证明该设备的测试误差在10⁻⁹或更低的量级，具备10⁻⁹量级高灵敏度点源透射比测试能力。本文研究可以为天文望远镜、星敏感器、空间目标监视载荷等多种类型的光学仪器提供杂光抑制性能评估。

大口径空间巡天望远镜的精确平场定标是实现既定科学目标的重要前提。目前普遍是通过平场屏幕或大口径积分球提供均匀平场基准来检验像面响应一致性。针对平场屏幕照明均匀性差，超大口径积分球制备困难等问题，本文提出了一种基于子孔径扫描的平场定标方法，以改善平场基准的均匀性及杂散光导致的定标不确定度。首先，完成子孔径平场定标理论分析，建立子孔径平场定标数学模型，规划子孔径扫描路线及扫描孔径大小，进行标定用准直系统参数的初设计。其次，完成像面照度仿真验证实验。最后，搭建实验平台，对规划的子孔径进行扫描，构建全口径照度数据，验证上述大口径空间巡天望远镜子孔径拼接平场定标方案的可行性。实验结果表明：以全口径为基准，用子孔径拼接法扫描待测系统像面能量叠加对比全口径像面照度，能够恢复全口径的照度信息，全口径像面灰度值为231.085，单个子孔径叠加灰度值为233.350，误差为1%，本文研究表明子孔径拼接法可用于大口径巡天望远镜的平场定标，具有实际应用价值。

本文首次提出并构建了自准直仪光电探测器失调的数学模型。基于该模型，分析了光电探测器相对于理论像面处于空间任意位置和朝向时对自准直仪测角的影响。结果表明，探测器失调造成的测角误差随准直物镜焦距f的增大而减小，随自准直仪到被测镜面的距离L以及待测角度θ的增大而增大。计算发现，当f=300 mm，L=100 mm，θ=20″时，因探测器失调引起的测角误差达到0.004 5″。文章进一步分析了各种探测器失调误差单独作用时对自准直仪测角的影响，验证了模型的正确性，并发现探测器离焦对自准直仪的影响最大。根据本文计算结果，选择长焦距的成像物镜、减小测量距离、提高光电探测器沿轴向的安装精度是减小光电探测器失调对自准直仪影响的关键。基于提出的数学模型，可以系统地计算探测器失调对自准直仪测角的影响，进而为构建更加完善的自准直仪误差模型奠定基础。