石英玻璃是紫外光刻、激光核技术等精密光学系统的关键光学元件。石英玻璃在加工过程中易出现表面及亚表面损伤和蚀坑等缺陷问题, 化学抛光能有效消除石英玻璃的亚表面损伤。介绍了石英玻璃片的化学抛光工艺原理和过程, 利用正交实验法优化了石英玻璃化学抛光工艺参数, 分析了化学抛光过程中抛光液成分、抛光液温度和抛光时间对石英玻璃片表面粗糙度的影响。实验结果表明, 采用氟化氢铵、水和丙三醇配置的化学抛光液, 在最优化的工艺参数时, 石英玻璃片经过化学抛光, 表面粗糙度可降到100 nm左右, 可见光透过率最高可达到89%。为石英玻璃光学零件的化学抛光工艺提供了理论依据和技术支持。

冷原子干涉仪中, 囚禁原子数的抖动会转化为等效的干涉信号相位抖动, 直接影响原子干涉测量结果。针对此问题, 提出了一种冷原子干涉仪囚禁原子数主动稳定技术, 通过测量干涉末态的原子数信息, 反馈控制3D-MOT装载时间, 实现对囚禁原子数的主动稳定。通过应用该技术, 在装载时间大约为40 ms的条件下, 3D-MOT囚禁原子数的短期抖动由27.1%@0.5 h降为7.4%@0.5 h, 长期漂移由39.9%@10 h降为10.4%@10 h, 显著提升了囚禁原子数的稳定性。该技术可以解决动态条件下冷原子干涉仪姿态变化导致的囚禁原子数大幅度抖动问题。

对金刚石粉表面化学镀镍的反应机理进行了分析, 并在活化和化学镀之间增加了一个还原步骤。采用正交实验优化了金刚石粉表面化学镀镍工艺, 最优的化学镀参数为：硫酸镍26 g/L, 次磷酸钠22 g/L, 柠檬酸钠6 g/L, 甲酸钠6 g/L, pH值为9~10。采用扫描电镜(SEM)、能谱成分分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对金刚石粉表面镀镍层的表面形貌、镀层成分及物相结构进行了分析。金刚石粉表面的致密镍-磷镀层中磷的质量分数为7.78%, 属于中磷镀镍层, 中磷镀镍的硬度, 耐磨性和耐腐蚀性比较适中, 且磁性小, 有利于后续的电镀。

为提高K9光学玻璃在一些特殊应用领域（如高压、温度变化剧烈等）的力学性能，并保证其光学性能符合精密光学仪器要求，对K9光学玻璃进行了化学钢化技术研究。以脆性材料断裂过程微裂纹扩展理论为基础，导出化学钢化玻璃强度应力因子计算模型，分析化学钢化表面应力与表面微裂纹深度、韧性之间的关系，指出化学钢化工艺应注意的事项。通过实验研究，分析化学钢化温度和钢化时间对K9光学玻璃抗弯强度、表面应力及应力层厚度的影响，优化得出K9光学玻璃化学钢化温度为400 ℃、钢化时间为40 h。采用优化工艺，获得了表面应力为500 MPa、应力层厚度为50 μm量级及规格为220 mm×110 mm×22 mm的化学钢化K9光学玻璃样件。钢化后，样件抗弯强度提高了3.5倍以上，且表面疵病、光学鉴别率、透过率等光学性能指标未见明显变化。

利用射频激励电容耦合等离子体放电装置产生等离子体，分别采用氧、空气、氩、氖等离子体对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜进行处理，试验研究了等离子体气压和等离子体种类对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜光学损耗的影响。通过比对实验、能谱、光电子能谱分析测试等技术手段，对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜在等离子体环境下出现的损耗变化现象、机理进行了探讨。Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜经氧等离子体处理后的损耗变化量最大，达到了15 ppm(1 ppm=1×10-6)，为另3种等离子体处理后损耗变化量的2～4倍。定位出了Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境下产生吸收具体膜层为最外层2LAl2O3，发现了2LAl2O3在氧、氩等离子体作用下吸收损耗在一定程度上产生可逆变化的现象，结合XPS分析，对这一可逆现象从薄膜中游离O、Ar与等离子体中粒子之间相互作用产生缺陷等角度进行了探讨。提出了进一步提升Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境稳定性的技术措施。

为了研究平面环形腔光阑误差对腔损耗的影响, 利用Fox-li数值迭代法通过GLAD光学仿真软件对平面环形腔进行建模, 仿真计算了平面环形腔中椭圆光阑的尺寸和中心位置偏移误差分别在短轴和长轴方向上对腔损耗产生的影响。结果表明: 在满足基横模运行条件下光阑尺寸越小、中心位置越偏离原点, 损耗越大, 变化越快。在0.03 mm的误差范围内, 误差为负值时尺寸误差引起的损耗变化总是大于中心位置偏移所引起的损耗变化; 短轴方向的误差所引起的损耗变化总是大于长轴方向上误差引起的损耗变化。

主要研究了环形腔体的微小形变对光束稳定性的影响。首先基于环形腔内光线传播的傍轴矩阵建立了光束在腔内循环的稳定条件,然后基于几何模型分析了腔形微变与稳定性参数的相关性。分别在弧矢面和子午面上的特定模拟仿真表明,对于初始结构满足稳定条件的正矩形腔,腔体的微小形变和反射镜的微小偏转都不会导致光束发散,光束的传播依然满足稳定条件|A+D|＜2。

使用RF-PECVD法分别在基底温度为60 ℃、120 ℃和200 ℃的N型单晶锗表面制备了α-C:H膜,采用拉曼光谱、傅里叶变换红外吸收光谱和原子力显微镜等技术手段研究分析了α-C:H膜的价键组成及表面形貌,讨论了基底温度对α-C:H膜微结构及部分性能的影响。结果表明,在α-C:H膜沉积过程中,基底温度对膜层微观结构有较大影响,基底温度60 ℃时,膜层表面光滑、致密无石墨化现象。随着基底温度的升高,α-C:H膜中含H量和微晶石墨量逐渐增多,α-C:H膜层性能也逐步退化。

研究了同心光学系统的成像特性以及设计方法,分析了厚透镜的成像理论。设计了工作在3.7~4.8 μm、视场15°的红外同心光学系统,该系统具有接近衍射极限的成像质量。对红外同心光学系统各个视场的传递函数进行了测试,结果表明该系统具有较好的成像质量,且成像特性和同心光学系统的成像原理是一致的。

目前红外测试能力的建设主要依靠进口,设备价格昂贵、供货周期长、维修困难。自主研发的红外测试系统,采用T型离轴折返式平行光管减小杂散红外辐射的影响,采用多帧平均算法减小随机噪声的影响,采用黑体、靶标轮和平行光管的一体化结构设计减小环境温度对平行光管焦距变化的影响,提高了测试精度。红外测试系统软件采用通用化架构和模块化编程技术,扩展性好。该系统与某美国进口的红外测试系统对比,红外热像仪NETD测试结果的偏差小于20%。测试过程和测试配置可自动化,大大提高了批量测试效率。测试系统成本低,性能与国外同类产品相当,性价比高,具有广阔的市场前景。