为了提高激光周向探测中出射光场的均匀度，增加其有效作用区域，本文提出了一种采用圆锥型视场的前倾探测方案。基于六象限分区的布局方式，该系统利用非球面透镜对激光二极管的输出光束在子午和弧矢两个方向同时进行准直，通过鲍威尔棱镜实现弧矢方向扩束匀光，采用偏转棱镜保证光束前倾角为60°，并借助弧矢方向上的柱面镜进行完整的圆锥型视场拼接。在不同距离处的模拟仿真结果表明，系统在子午方向上出射视场角为±0.75°，在弧矢方向上可以覆盖360°视场完成周向探测。系统出射光场在四个目标平面上的照度均匀度均大于90%，能量利用率可达98%以上。该系统结构紧凑，整体仅由三片透镜构成，实现了一体化设计，为激光周向探测系统中的光学设计提供了参考。

为提高导引结构的特征分辨能力和全天候工作能力，提出一种长波红外与激光共孔径的双模导引光学系统设计方案，利用被动红外模块搜索目标，通过主动激光雷达模块锁定目标并精确制导。为解决导引头内光学系统尺寸受限的问题，以Ritchey-Chretien结构为共用部分，通过次镜镀分光膜实现长波红外（8~12 μm）反射光路与激光（1.064 μm）透射光路的组合，并分析了不同光学遮拦情况对非相干成像系统调制传递函数衍射极限的影响。展示了F数为0.98、光学遮拦比为1/3的共孔径双模导引系统的实例，使用多片折射镜片实现对主、次镜残余像差的补偿，利用光学被动式消热差方法完成-40~60 ℃范围的长波红外无热化，具有良好的热稳定性和可加工性，可为双模导引光学系统的分析与设计提供参考。

许多应用都期望以大视场搜索定位目标，以小视场瞄准跟踪目标。提出并设计一款小型化两档7.5^×变焦距成像系统，其工作于486 nm～656 nm的可见光波段，短焦视场为±15°，长焦视场为±2°，两视场下F数均为2.8，系统总长仅为60 mm。系统由玻璃镜片及注塑镜片混合组成，包含一个前固定组和一个可动组，通过可动组在2个变焦位置间的切换完成广角搜索功能和长焦凝视功能的转换，具有小型化、轻量化、低成本的优势。

使用衍射光栅的分色分光方式一般以平行光入射情况为讨论基础，对于非平行光入射的情况讨论较少.本文基于菲涅尔衍射理论和角谱理论，将球面波与平面波的衍射波场联系起来，从而在传播函数中引入角度参量，结合分数泰伯效应的理论基础，推导出双波长宽角度入射光线经相位光栅衍射后的波场分布函数，并对推导出的函数进行数值模拟，得到像面不同位置衍射波场分布.与平行光入射时的标准波场分布相比较，得到宽角度入射时的衍射波场的横向展宽量和偏移量.通过调节光栅台阶的宽度，改变衍射场的展宽和偏移，使各个单一波长的衍射波场宽度小于光栅周期的一半，从而减少双波长光衍射波场的混叠.同时本文给出波场宽度与光栅台阶宽度的变化关系，选取光栅面上多个位置作为台阶宽度的计算点，并对整个光栅的台阶宽度进行曲线拟合，得到可以使双波长宽角度入射光实现良好空间分离的光栅参量.该结果可用于各类宽角度入射光线的光谱分离场合，如双波长成像、液晶显示和液晶投影等.

微细侧发光导光管可以将LED点光源转化成线光源。为了同时发挥LED光源和CCFL光源的优势，本文对导光管模型进行了改进，使不同长度导光管均能满足良好的出光性能。在网点公式基础上引入非线性修正参数α，并找到导光管长度与α的对应关系，得到不同长度导光管的优化网点排布形式。针对较短导光管光能利用率偏低的问题，采用导光管一端入光，另一端镀反射膜的方法，可显著提高光能利用率。模拟结果表明，该类导光管光能利用率达到63%以上，亮度均匀性达到93%以上，可应用于大中型尺寸的液晶背光模组中。