为了了解经过消光黑漆(Z306)喷涂处理后航天相机遮光罩表面对杂散光的散射特性, 对喷涂了Z306的铝板样品进行了双向反射分布函数(BRDF)测量和建模分析。通过测量获得了黑漆样片在0.65 μm波段的BRDF值。结合Z306黑漆测量数据的散射特征, 选择了适合粗糙黑漆表面的Microfacet-based模型, 并对模型进行了修正。使用修正的Microfacet-based模型对测量数据处理并建模, 得到了样片整个半球空间的BRDF数据, 弥补了测量数据量少和测量误差带来的缺陷。将黑漆的BRDF数据代入软件, 分析并进行了光学系统杂散光测试验证。结果表明: 采用修正的Microfacet-based模型处理黑漆的BRDF后, 分析光学系统杂散光(点扩散函数, PST)得到的结果与实际测量的杂散光(PST)的一致性很高, 实测值与分析值比值的对数精度优于0.5。得到的结果证明了BRDF建模的必要性和数据处理的准确性, 为光学系统的杂散光抑制提供了重要的保障。

为了提高点源透过率(PST)测试系统的杂散光测试能力及测试精度, 提出并设计了一种标准镜头, 用于在大离轴角范围内对系统的杂散光测试范围及测试精度进行标定。利用简单的物理模型设计了一种在实验室内对点源透过率测试系统杂散光测试精度定标的标准镜头; 测量了标准镜头的表面物理参数, 并将其带入TracePro软件计算出了不同离轴角对应的PST。对设计分析的PST值与实测的PST值进行比较, 从而计算得到了该测试系统的测量精度。验证实验表明, 该标准镜头的PST分析值与实测值之差优于lg/0.5, 满足实验室内对点源透过率测试系统杂散光测量精度进行标定的要求, 是PST绝对测量的可靠方法。该项技术为国内PST测试系统的精度校准问题提供了技术保障。

利用预处理的碳纤维为模板,在其表面磁控溅射氧化锌种子层,再通过水热法生长出氧化锌纳米棒,形成刷子状复合结构。轴心的碳纤维增强了材料的导电性能,同时该结构又具有较高的比表面积。将单根氧化锌/碳纤维转移到间距为180 μm的金叉指电极上构建紫外光探测器,在325 nm激光照射下,该器件显示出约200倍的光电流增益,且具有良好的稳定性和光谱选择性。文中同时对响应机理进行了讨论。

光波经过光学位移反射器后，由于全反射的存在，入射光的s偏振分量和p 偏振分量在相位上将产生一个额外的常量差值，这将导致出射光相对于入射光的偏振状态发生变化。通过分析高反膜的反射机理及其结构特征，同时结合直角棱镜的几何结构，提出了基于高反膜膜系结构的直角棱镜保偏膜设计方法，该方法通过将设计膜系镀制到直角棱镜的两直角面上，使光束经过直角棱镜平行反射后，偏振状态保持不变。同时，对该方法进行了可行性研究和误差分析。结果表明，该方法结合目前成熟的高反膜制作工艺，理论可行，易于实现商业化应用；对于光波的小角度入射误差而言，方案所述镀膜直角棱镜的保偏特性表现出良好的稳定性。

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性，从而保证相机的成像质量，本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件，设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析，结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz，在1 g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm，满足反射镜面形要求.最后，通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试，结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm，反射镜组件的设计满足总体指标，验证了该方案的合理性.

为了对地球等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位的长期监视和观测，研制了月基极紫外相机。相机主体采用多层膜单反射镜光学系统以及30.4 nm球面光子探测器的结构形式，跟踪机构采用俯仰-方位模式，由步进电机驱动实现对地球的捕获。针对卫星发射、地月变轨、月表着陆过程中的振动冲击以及月表残酷的温度环境，月基极紫外相机的光机结构设计考虑了环境(力学、温度)适应性，有限元分析结果表明，光机结构在整机质量<15 kg条件下，一阶谐振频率为49.3 Hz; 运动机构在-50～+80 ℃运转自如; 在50 ℃均匀温降载荷作用下反射镜面形精度RMS值为13.44 nm(<14 nm)，满足相机的技术指标要求。

共聚焦扫描显微镜已成为生物医学和材料科学领域研究中非常有价值的一种工具.本文给出了一种反射型激光扫描共聚焦显微成像系统的系统结构和具体设计.采用多面体转镜进行水平扫描,摆镜进行垂直扫描.利用商品透镜设计了光学扫描中继系统,采用光电倍增管作为激发出的荧光探测器,同时给出了数据采集和扫描同步控制系统的组成与设计.利用CODE V优化光学扫描系统以获得尽可能小的扫描光斑尺寸和较大的视场,并综合考虑了采样频率、扫描速度和探测器对整个系统性能的影响，从而给出了该型共聚焦显微成像系统的相互匹配的设计参量.分析结果表明：共聚焦扫描系统设计合理可行；从光学扫描系统到PMT探测单元的各项技术指标得到优化，满足实时探测的要求；该系统具有适应性强，易升级，低成本的技术特点，同时可达到同类商品的技术性能.

针对登月过程严酷的力学条件、月球表面复杂的环境特征以及严格的重量要求，设计了一种可适用于月基观测的跟踪转台.该转台主要由水平轴系及驱动机构和竖直轴系及驱动机构组成，采用霍耳元件作为位置检测元件，其综合指向准确度≤0.1°.基于有限元分析方法确定转台结构方案、优化主要支撑件结构及合理选材，并对驱动机构与轴系对转台刚度、温度适应性和指向准确度的影响做了深入分析与计算.同时进行了整机的力学模拟试验和运动机构的高低温试验，一阶谐振频率为49 Hz，在－40 ℃ ～+80 ℃温度范围内工作正常.结果表明转台各项性能指标满足工程任务要求, 具有结构紧凑、可靠性高、重量轻的特点.

为了满足立体测绘系统的定位精度要求,在三线阵立体测绘相机研制基础上,通过建立三线阵立体测绘相机实用构像模型,确立被探测地面点在地面坐标系中的坐标与其像点在CCD 坐标系中的坐标以及在统一的像平面坐标系中的坐标之间的数学关系式;并在此基础上,推导了三线阵立体测绘实用误差模型,分析影响系统定位精度的主要误差源,并根据相机参数进行综合定位精度分析,结果表明该系统可达到无控定位精度50 m 的精度要求,同时验证了构像模型及误差模型的正确性。