面向激光探测需求，创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法，建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法，形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术，配备了光学系统波前和成像性能检测仪器，支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作，针对我国“星光III”强激光装置的探测需求，研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统，共同为“星光III”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求，研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置，实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量，为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。

基于超薄玻璃的嵌套式圆锥近似Wolter-I型聚焦望远镜采用环氧树脂胶作为镜片装配的关键粘结材料, 其微米级厚度的胶层粘结强度决定了望远镜的力学性能。文中研究了“超薄镜片-F131环氧树脂胶-石墨”组成的粘结结构在不同固化环境湿度、不同石墨表面粗糙度下的粘结强度。结果表明, 粘结强度随着环氧树脂固化湿度的增加而减小, 随着石墨表面粗糙度的增加而增加。进一步, 通过比较石墨表面层剥离面积比, 确定石墨表面层剥落是造成粘结结构失效的主要形式。最后, 引入B基准值作为粘结强度评价指标, 提高粘结性能评价的准确性和可靠性, 为望远镜装配提供了参考。

光纤光栅对复合材料固化过程中的应变和温度具有非常高的灵敏度。提出了利用双光纤光栅传感器监测复合材料真空袋成型固化过程的温度/应变变化，获得凝胶点信息，从而优化加压时机。实验结果表明，光纤光栅和动态力学分析法(DMTA)确定的凝胶点信息(凝胶温度/时间)非常一致，扫描电子显微镜(SEM)表明加压点优化后制备的复合材料具有最佳界面，中心层未出现分层情况。该方法可实现对复合材料固化工艺的监测与优化。

采用实验设计方法对超声楔形焊引线键合工艺进行实验设计，研究了超声功率、键合压力和键合时间对键合强度的影响，得到了拟合程度好的统计模型和优化后的超声楔形焊工艺参数。在最优的工艺条件下，键合质量得到了提高。

传统的电荷耦合器件(CCD)处于强光环境时，会产生光晕现象; 纵向溢出漏结构的出现，满足了CCD在强光环境下的使用要求。通过对CCD的纵向溢出漏结构及其电势进行分析，发现抗晕势垒是纵向溢出漏结构能否实现抗晕功能的关键，决定了抗晕能力的强弱，而抗晕势垒受p阱注入剂量、埋沟注入剂量的影响。通过工艺仿真，确定了纵向溢出漏结构的p阱、埋沟工艺条件，根据仿真结果制造的纵向抗晕CCD抗晕能力大于100倍。

通过对CCD片上放大器不同源漏掺杂条件、方块电阻、接触电阻、有效沟道长度的分析研究, 确定了源漏工艺条件为磷离子注入能量100keV、剂量5×1015cm-2。分析了扩散、离子注入源漏掺杂对放大器直流输出的影响, 结果表明, 当宽长比为4/1时, 注入源漏掺杂制作的放大器直流输出与仿真值差异为0.28V, 优于扩散工艺。

强光照射时，CCD图像传感器摄取的图像中会出现光晕(blooming)和弥散(smear)现象，严重影响成像质量。文章介绍了一种能够抑制这些光晕现象的抗晕CCD，详细阐述了其抗晕结构的设计和制作方法，采用该方法制作的CCD能够达到500倍的抗晕能力。

采用直流磁控溅射技术制备了厚度约100 nm的W,WSi2,Si单层膜和周期约为20 nm，Si膜层厚度与周期的比值为0.5的W/Si,WSi2/Si周期多层膜。利用台阶仪对镀膜前后基底表面的面形进行了测试，计算并比较了不同膜系的应力值。结果表明：W单层膜表现出较大的压应力，而W/Si周期膜则表现为张应力。WSi2单层膜和WSi2/Si周期多层膜均表现为压应力，没有应力突变，应力特性最为稳定。因此，WSi2/Si材料组合是研制大膜对数X射线多层膜较好的材料组合。

研究了极紫外波段的双功能光学元件。采用周期膜叠加的思想, 运用遗传方法优化设计了在19.5 nm处高反, 在30.4 nm处抑制的双功能多层膜。采用磁控溅射技术制备了多层膜, 利用X射线衍射仪测试了多层膜的结构, 在国家同步辐射实验室测试了双功能多层膜的反射特性。结果表明：制备出的双功能膜性能与设计相符, 在入射角13°, 19.5 nm处的反射率达到33.3%, 接近传统的19.5 nm周期高反膜的反射率, 并且在30.4 nm附近将反射率由1.1%降到9.6×10-4。