本文通过优化白光LED阵列的结构，实现在目标面上产生均匀的色温分布。通过收集系统中每颗LED的色温坐标矩阵与照度矩阵，根据色温叠加公式，计算LED阵列在目标面上叠加后的色温分布，构建目标面上色温均匀度评价函数，评价函数反应目标面上色温分布的均匀性。通过优化阵列中LED的位置，使得评价函数的值最小，即目标面上色温均匀度最高。运用这种方法我们优化设计了两个实例:（1）相同规格的9颗白光LED方形阵列;（2）不同规格16颗圆形白光LED阵列，优化后色温均匀度均达到了95%以上。利用这种方法同样可以在目标面上同时实现均匀的色温分布与照度分布，设计9颗相同规格的白光LED以3×3方形阵列方式排布，优化后色温均匀度从78%提升到88.7%，照度的均匀度从42%提升到87.6%。分析实际加工制造过程产生的误差对色温均匀度的影响，随着制造误差的增大优化后色温均匀度下降，但均优于优化前色温分布均匀性。

为了实现人工晶状体植入人眼后在远、中、近三个视距范围内均清晰成像，帮助白内障患者获得更好的视觉体验，设计了多焦点菲涅耳透镜，其环带面采用自由曲面的形式。通过每个环带交替控制焦距的方法，避免了随着瞳孔收缩而出现的焦点丢失的问题。基于折射定律的矢量形式，采取迭代计算的方法，设计了自由曲面形式的菲涅耳透镜，并模拟了不同焦点处的能量分布。基于ISO 11979-2标准眼模型模拟了自由曲面菲涅耳三焦点人工晶状体植入眼成像系统，附加光焦度分别为+1.66 D和+3.32 D。通过光线追迹计算了不同光焦度下的调制传递函数；计算结果表明：在空间频率为50 lp/mm时，远焦点、中焦点及近焦点处调制传递函数均在0.2以上，满足患者的使用需求。

为实现45°入射情况下K9基底上双波段截止分色的特性(截止带波长0.5~0.68 μm、0.73~0.79 μm, 通带波长0.83~0.87 μm), 采用F-P型的带通滤光片膜系结构为初始结构, 与常规设计理念相比有效减少了膜层的数量, 薄膜的高折材料采用TiO2, 低折材料采用SiO2, 以实现双波段截止的目的。膜层的设计层数为23层, 总厚度为2.278 μm, 借助电子束蒸发物理气相沉积法实现了镀制, 利用分光光度计对镀制样品的透过率进行评估。测试结果显示, 截止区(0.5~0.68 μm和0.73~0.79 μm)平均截止深度分别达到了12.57%和20.39%, 通带0.83~0.87 μm波段内的平均透过率达到了91.35%, 样品测试曲线与设计相比, “蓝移”将近10 nm。薄膜样品基本实现了设计目标, 具有双波段截止、高通带透过率的特性。在环境测试中: 薄膜表现出显著的稳定性, 膜层间匹配度适宜。该双波段截止分色滤光片能够应用在一些极端的情况下。