对谱域光学相干层析(SD-OCT)系统中的透镜组进行设计优化，是提高系统成像质量的重要步骤。本文基于Zemax仿真对样品臂中的场镜和光谱仪中的聚焦透镜进行了设计和优化，并且根据点列图、波前图等分析手段对结果进行了像质评价。结果表明，本文设计的场镜可以使系统具有理想的成像质量和良好的横向分辨率；所设计的光谱仪中的聚焦透镜使得聚焦光斑的尺寸小于CCD的像素点宽度，避免了CCD在接收信号时各像元之间造成干扰，从而提高了光谱仪的分辨率。

在谱域光学相干层析成像系统中，宽带光源的群速度色散会降低系统的轴向分辨率，导致成像分辨率和对比度的下降。分析了色散对谱域光学相干层析成像系统轴向分辨率的影响，提出了一种基于光谱校正的轴向分辨率提高方法，通过三步阈值迭代进行光谱坐标的二阶系数拟合，得到校正后的光谱数据并进行深度位置信息解调。以单层薄玻璃片和西红柿表皮组织为测量样品进行了谱域光学相干层析成像实验，结果表明，该方法与现有方法相比，能够有效补偿色散对系统轴向分辨率的影响，可将轴向分辨率有效提高10 μm，得到分辨率更高的二维扫描层析图像，该方法对于不同测量样品具有普遍适用性。

将谱域光学相干层析技术(Spectral-domain Optical Coherence Tomography, SD-OCT)应用于细胞膜厚的动态检测, 引入了光谱干涉测量方法, 通过对干涉光谱信号进行离散傅里叶变换得到表示物体深度位置信息的光程差信号。搭建了一套SD-OCT测量系统并设计了专门用于细胞检测的样品平台, 检测精度达到μm量级, 信噪比达70 db, 是一种快速、实时、非接触的细胞分子膜厚动态检测技术。

提出了基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术，设计了共光路干涉结构，提高了测量速度，抗干扰能力强。中心波长为850 nm的宽带光源发射的光经Y型耦合器传输到样品端，由样品散(反)射后，回射入样品臂，经Y型耦合器传输到光谱分析系统，使用计算机虚拟仪器完成系统构建与优化。编写快速傅里叶变换程序进行信号分析。使用标准K9玻璃样片作为样品进行验证，实验误差为0.29%。实际测量了黄瓜浅表切片在850 nm波长处的折射率，测量时间小于1 min。

介绍了即时/准即时u-v覆盖的光学综合孔径成像技术实时/准实时观测的优点，并以LBT为实例进行了成像分析.对LBT采用快速傅里叶变换、卷积与反卷积算法获得系统的点扩展函数(PSF)与光学传递函数(OTF);探讨了全局传递函数及其对成像效果的影响，说明了即时/准即时u-v覆盖成像特性;用实验仿真的方法验证了全局传递函数在满足准即时u-v覆盖成像的要求情况下能够对天体目标进行较好的图像恢复.

自适应光学合成孔径遥感器系统在工作时因合成孔径成像的需要、外加大气或载体振动等原因会引起相位的变化，需要对其进行实时相位检测与校正，光纤移相器可以满足这些要求。将光纤紧绕在压电陶瓷圆筒上，施加激励电压给压电陶瓷圆筒，由于压电陶瓷逆压电效应，缠绕的光纤长度会发生变化，引起光程发生改变，达到改变光相位的目的。文中推导了相位电压的关系，并采用压电陶瓷圆筒作为光相位调制器，搭建光纤Michelson干涉仪对光纤压电陶瓷相位调制器进行校准，得出相位改变量与压电陶瓷外施电压关系式，实验结果表明，相位变化量与压电陶瓷外施电压幅值呈良好的线性关系，验证了推导的相位电压为线性关系的正确性，为光纤压电陶瓷相位调制器在自适应光学合成孔径遥感器系统进行相位校正奠定基础。

光干涉技术与天文望远镜技术的结合是提高天文观测分辨率的一种有效方法。采用望远镜阵代替单个大口径望远镜来集光观测, 利用最大基线的概念来等效传统光学望远镜的最大口径, 很大程度上解决了单个望远镜集光能力不足、角分辨率不高的问题。然而对于光干涉来说, 在应用中, 只有满足：两束光的相位差δ必须相对稳定、存在相互平行的振动分量、频率相同、两光波在相遇点所产生振动的振幅相差不悬殊和两光波在相遇点的光程差(OPD)应在相干长度之内等这些条件时才能部分相干。光学综合孔径(OAS)望远镜产生干涉条纹的前提条件是子望远镜之间必须两两相干。推导了双光束光干涉的要求, 并从双光束干涉的平行性和光程差的要求出发, 研究并得出光学综合孔径望远镜子望远镜的平行性和光程差的要求, 结合双光束干涉的恒星光干涉仪的光束平行性和光程差的调整方案, 研究并得到了光学综合孔径望远镜子望远镜的平行性和光程差调整的光学方案, 并讨论了该系统的改进措施。

介绍了光学综合孔径干涉成像技术中的UV覆盖技术的概念、即时UV覆盖和非即时UV覆盖的两种情况, 重点研究了光学综合孔径望远镜的UV覆盖情况, 以一个实际观测目标为例研究了增加用四个小望远镜组成的光学综合孔径望远镜的UV覆盖的方法, 并对增加UV覆盖的方法进行了优化, 提出了用旋转孔径的办法来增加UV覆盖和UV覆盖的优化方法, 给出了优化了的光学综合孔径望远镜的子孔径排列的方案, 得到了UV覆盖优化的结果, 并给出了一个综合孔径望远镜UV覆盖与孔径排列优化的仿真实例。

提出基于光斑重心的交锁髓内钉远端定位方法，即用光纤传像束传输照明光、接收并传送交锁髓内钉远端像的光斑到CCD靶面，由计算机接收并计算出光斑重心的方法来测量和定位交锁髓内钉远端锁孔。介绍了交锁髓内钉远端定位检测系统的组成，阐述了基于重心的光斑中心定位算法。该方法用VC++对光斑中心位置进行了精确测量，为了避免二值变换引起的毛刺，先用改进的阈值变换，然后用一种直观的画圆方法把光斑框起来求重心，通过计算交锁髓内钉变形前后其远端锁孔像的重心位置，求出交锁髓内钉远端锁孔的实际位置。实验结果表明：该系统定位精度可以达到0．1 mm，满足系统指标要求，且具有较高的稳定性。

放大自发辐射(ASE)光源是非高斯型光谱光源, 干涉时不可避免地产生旁瓣信号, 特别在测量大小与分辨率相差不大的细胞分子时影响尤为明显。利用小波变换去噪功能, 采用Daubechies 10小波对干涉信号进行3层分解, 各层频率信号分别采用不同阈值进行去噪, 不仅可大大减少旁瓣影响, 还能保留大部分主瓣信号, 结果表明该方法有利于提取有用信息。通过对颗粒样品的测量表明, 测量样品厚度大约为30 μm, 证明了该系统具有分辨率高的优点。