针对传统微透镜面形测试光路复杂和效率不高的问题，提出了一种基于微透镜远场光斑高效提取环带状面形误差峰谷（PV）值的方法。基于几何光学原理，计算了不同环带误差形成的光斑的分界线位置；建立了环带误差的三维模型，通过仿真不同误差模型下的远场光斑，获得了分界线内外光强比值和环带误差值的对应关系；最后利用微纳加工技术制备出不同环带误差的微透镜阵列，搭建测试光路，通过测试获得了不同环带误差下的光斑能量分布，通过模型计算获得的微透镜环带状面形误差PV值与干涉仪测试结果一致。

为分析车床加工百微米级口径微柱透镜时遗留周期性刀纹产生的杂散光影响，构建了周期结构模型，分析了表面周期性纹理结构对衍射杂散光的影响。利用傅里叶光学理论建立了该结构的衍射理论模型，计算了在不同深度下的衍射光场强度分布规律，所获得的理论结果与商业光学软件VirtualLab的物理光学仿真和实验测试结果基本一致，实现了对理论模型的理论与实验验证，为进一步解决该类光学器件中周期性加工刀纹产生的衍射杂散光问题提供了理论依据，对微柱透镜的高精度加工具有指导意义。

针对传统变焦腹腔镜调焦结构所需空间大、调焦精度难以保证等问题，提出了一种以液体透镜为核心元件参与变焦的腹腔镜光学系统，利用液体透镜代替机械变焦结构，实现了变焦功能。推导了液体透镜电压与焦距的关系方程，结合COMSOL软件设计并仿真了满足所需焦距范围的双液体透镜。用ZEMAX软件设计优化了腹腔镜液体透镜变焦光学系统，通过控制电压即可实现焦距5~15 mm范围内同一像面高清晰成像。在焦距15 mm时，全视场点列图均方根（RMS）半径为6.694 μm，在焦距5 mm时，全视场点列图RMS半径为4.596 μm，均小于7.4 μm的像元尺寸。系统调制传递函数（MTF）在68 lp/mm处均大于0.5，4个组态（焦距分别为5、7.2、10.4、15 mm）畸变分别为7.047%、1.961%、0.732%、0.295%，满足腹腔镜对光学系统畸变的要求。

空间引力波望远镜的波像差与指向抖动耦合产生的远场相位噪声是引力波探测的主要噪声源。基于其产生的理论机制，建立了噪声耦合系数与望远镜像差间的函数关系，提出了控制特定像差的优化策略。结合望远镜设计实例验证了该方法对抑制远场相位噪声的效果，当波前质量水平为λ/20（λ=1064 nm）时，优化后的噪声耦合系数优于0.11 pm/nrad，较优化前降低了一个数量级，远优于指标要求，所提方法极大地提升了望远镜的远场相位稳定性。

设计了一种基于金属基片结构的随钻四极子复合发射换能器。采用有限元法数值模拟了换能器的频域及时域声学响应, 考察了钻铤结构及声源激励脉冲宽度对其声学特性的影响, 实际封装制作了发射换能器并进行了消声水池实验测试。测试结果表明, 该发射换能器的谐振频率、发射电压级及水平指向性与数值模拟结果吻合较好。该换能器在频率4.7 kHz附近存在一阶弯曲振动模态, 其发射电压级可达126.2 dB, 具备低频、大功率的辐射特点, 可满足随钻四极子声波测井需求。

随着固体激光技术发展以及啁啾脉冲放大技术加持, 激光峰值功率得到极大的提高, 促进了激光物质相互作用领域的研究并衍生出若干具有很好前景的应用。激光驱动的台面级离子加速器便是其中重要的应用领域之一。激光加速的质子具有源体积小、脉冲时间短和时间分辨高等特点, 可以广泛应用于成像、医疗及科研领域, 并能有效降低这些领域的相关成本, 促进其高效发展。影响获得优质离子束的条件很多, 文中从靶形状及与激光作用后形成的等离子体性质角度对近期该研究方向的一些进展进行了总结及展望。