为了研究薄膜激光损伤机理及影响因素, 基于平顶光束辐照测量的原理, 采用1064nm的Nd∶YAG激光器, 对电子束热蒸发方式镀制的HfO2薄膜在重复频率激光作用下损伤的累积效应进行了理论分析和实验验证。运用损伤阈值的测量原理, 分析了1-on-1和S-on-1两种测量方式的特点, 并分别开展了测量实验。采用二分法查找辐照激光能量, 每个能量密度辐照20个测试点, 应用零几率损伤阈值和最小二乘法拟合确定测量结果。结果表明, 对同种薄膜, 1-on-1测量方式测得的损伤阈值为15.75J/cm2, S-on-1测量方式测得的损伤阈值为11.90J/cm2;从损伤阈值与损伤形貌两方面的对比表明, S-on-1测量方式体现了典型的累积效应。此结果对深入研究薄膜激光损伤的机理和影响因素具有重要意义。

对于物体位移的测试一直是工程领域中不可避免的问题。应用传统全息干涉术测试物体位移的方法处理过程复杂,测量结果精度低。数字全息是传统全息与现代电子技术相结合的一种数字化的光信息处理技术。文中将电荷耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合,实现数字全息的记录和再现过程。用数字的方式记录和处理全息图像,避免了传统全息照相的化学处理,利用数字图像处理技术来改善再现图像质量和提取有价值的信息。在数字全息实验理论分析的基础上,对反射式的被测物体进行了菲涅耳全息图的记录与再现,再现图像的清晰度和干涉条纹的对比度都得到了显著的改善。

为了提高远距离红外目标的探测能力, 针对640 pixel×512 pixel红外CCD探测器, 分析温度变化对光学系统的影响, 设计出一种波长范围为8 μm~12 μm红外摄远物镜。系统采用折衍混合结构形式, 焦距为200 mm, 相对孔径为1: 2.2, 视场角为7°, 具有体积小, 结构紧凑的优点。仅使用硫化锌、硒化锌和锗3种材料以及4片透镜实现了无热化设计。应用Zemax对设计结果进行像质评价, 在-40 ℃~+60 ℃工作温度范围内, 截止频率为17 lp/mm时各视场调制传递函数值超过0.4, 达到衍射极限, 像面稳定, 80%的能量集中在1个像元内, 满足光学系统的设计要求。

针对位置敏感探测器(PSD)固有的非线性, 提出一种基于BP优化算法的PSD非线性校正方法。以传统的牛顿算法为基础, 推导了Levenberg-Marquardt算法, 即BP优化算法的相关原理。采用Matlab软件编程,网络采用具有2个中间隐层的结构形式, 2个隐层使用的神经元数分别为40和30,最大训练次数取500次, 利用sim函数计算并仿真网络输出, 网络输出误差均在0.001 mm之内, 其中最大误差不超过0.003 mm, 实现了对PSD非线性的校正。

为了满足军用瞄准镜使用中需要配备护眼罩和防毒面具等的要求，需要目镜光学系统的出瞳距离较长。分析了长出瞳距目镜的光学特性与像差特点，提出了正、正、负三镜组的结构型式。根据像差理论，采用解析法推导了光焦度分配公式。利用光学设计软件ZEMAX 设计了长出瞳距目镜，系统焦距为20 mm，出瞳直径为5 mm，视场角为40°，出瞳距离为40 mm，相对镜目距为2。设计结果表明，采用该方法设计的目镜在40 lp/mm 处各个视场的传递函数均在0.2 以上，满足目视光学仪器的使用要求。

提出了一种利用Hough变换在图像中检测模糊直线条纹的有效方法. 将Hough变换对随机噪音不敏感的特性与Fourier变换的性质相结合, 可实现对图形中有相同周期条纹的检测. 该方法不针对单一条纹, 只识别相同周期条纹的总体特征, 能有效避免条纹部分缺失对检测结果的影响, 并能快速检测条纹的准确数量. 将该方法应用于数字全息干涉图的自动判读, 成功实现全息干涉条纹的自动识别和准确计数, 不仅避免了图像中条纹灰度不均匀、严重模糊的影响, 而且提高了数字全息干涉术的测试准确度和效率.

基于数字散斑干涉术测量物体形变的原理，研究了物体面内位移及变形的测试技术.采用电荷耦合器件记录变形前后的两幅散斑图，取代传统散斑干涉术中的记录干板，省去传统方法中干板显影、定影的繁琐的化学湿处理过程.分别用菲涅尔散斑和像面散斑方法获得散斑干涉图，用相减技术得到含有物体形变信息的散斑干涉条纹.设计高斯低通滤波器,对干涉条纹进行处理，提高了干涉条纹的对比度.提出扫描条纹中心行方法，由条纹中心行一维位相分布获得一维物面变形，实现了散斑干涉条纹的自动判读.试验表明，该方法简洁且实用.