针对基于强光元件高精度面形在位检测需求，开展了面形测量误差敏感因素仿真分析，进行了系统结构误差和温度误差对测量结果的影响研究，分析各类误差对测量面形误差的具体影响，设计并搭建在位检测系统，开展系统温度变化、系统重复性、系统稳定性等测量实验。研究结果表明：所建立的逆向哈特曼仿真检测模型可用于平面、球面、非球面、自由曲面等各类型被测面，各类影响因素对测量结果的影响主要体现在低频误差上，对高频误差的影响相对较小，搭建的在位检测系统6 h内测量面形误差PV值最大不超过68 nm（约λ/10），RMS值最大不超过15 nm（约λ/40）。

为研究透射式GaAs光电阴极在不同波长入射光环境下的图像分辨能力，提出了一种基于散射传递函数的AlGaAs窗口层界面散射理论模型。制作了透射式GaAs光电阴极，利用不同波长入射光散射传递函数和点扩散函数变化，基于有参峰信噪比拟合对AlGaAs窗口层界面散射引起的入射光学图像退化程度进行了定量分析。结果表明，在相同的粗糙度下随着入射光波长的增加，入射光学图像的能量损失越小，成像质量越高，而三代微光像增强器不同波长入射光测试条件下极限分辨力变化趋势与仿真计算结果一致，可为后续提高透射式GaAs光电阴极分辨力提供了技术支撑。

视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展，经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差，特别是在10^?3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想，这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题，从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正：考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正；基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正；考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响，在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据，验证了改进视距模型的有效性和实用性，这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。

针对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的高精稳健检测与评估这一工程难题，设计了一种基于高反射抑制效应的偏振检测系统，能够有效避免背景杂波干扰，提升复杂检测环境下的缺陷探测能力。系统基于Q-type非球面设计，其像差校正能力强，简化了系统结构，第7表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.371 μm，第9表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.434 μm，焦距为50 mm，F数为2，工作距离为300 mm。仿真结果表明，调制传递函数在奈奎斯特频率为144.93 lp/mm处优于0.42，满足成像质量要求；公差分析和2000次蒙特卡洛分析结果显示，在满足偏振检测系统成像质量条件下，公差范围合理，符合加工与装配条件。同时，基于斯托克斯矢量法提取高反射检测图像中的缺陷偏振态信息，实现斯托克斯矢量、偏振度和偏振角信息的高反射抑制重构，有效提升偏振检测图像对比度、凸显缺陷轮廓信息及形貌特征，对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的特征提取与表征分析具有重要意义。

应用于强流重离子加速器装置增强环（HIAF-BRing）的快循环全储能脉冲电源需要在极宽的输出电压范围内保持极高的控制精度，为此电源采用了高压功率单元和低压功率单元串联的拓扑方式，在低压段采用低压功率单元，电压升高之后切换到高压功率单元，通过高低压切换控制来实现电流全阶段的高精度输出。但是在样机实测中发现存在切换点的振荡问题，导致切换点处的输出电流绝对误差无法满足指标要求。本文提出了一种切换点平滑控制算法来平滑处理切换点占空比，给出了仿真结果，并且在HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源样机上面实际验证了高低压切换控制方法及其切换点平滑控制算法的有效性。实验结果表明：100 A注入平台的输出电流绝对误差由±500 mA降至±50 mA，100 A注入平台的切换点处输出电流绝对误差由±1.16 A降至±120 mA，100 A注入平台输出精度较低的问题得以解决。

光谱匹配系数是微光夜视仪性能评估的重要参数，但传统的光谱匹配系数只能反映出光电阴极在响应波长范围内与目标光谱的吻合程度，并不能区分出不同代的光电阴极在微光夜视系统中的性能。因此，结合初始对比度、光电阴极的积分灵敏度和光谱转换系数建立了一个评价因子方程，用于描述光电阴极对探测景物的影响，同时对目标与背景的初始对比度公式进行改进，提高了初始对比度的准确性。计算超二代光电阴极材料New S₂₅和三代光电阴极材料GaAs与不同景物的光谱匹配系数和评价因子，New S₂₅与景物的光谱匹配系数要大于GaAs与景物的光谱匹配系数，证明了光谱匹配系数的局限性；GaAs与景物的评价因子大于New S₂₅与景物的评价因子，证明了提出的评价因子能够更有效地评估微光夜视系统的性能。

为了提高InGaAs光电阴极的光电发射性能，探究新型激活工艺，采用Cs/NF₃和Cs/O两种激活方式对InGaAs样品进行激活实验。对同一结构的InGaAs阴极样品，分别进行了激活实验、衰减实验、光谱响应测试和表面成分分析，分别从白光光电流、衰减稳定性、光谱响应和表面成分等角度测试并分析了不同激活工艺下阴极的性能参数。通过对比Cs/NF₃和Cs/O两种激活方式的实验结果可知：Cs/NF₃激活后的InGaAs光电阴极在白光光电流、截止波长和光谱响应方面明显优于Cs/O激活后的样品，光谱响应的增强效果在近红外波段尤为明显，在1 064 nm处Cs/NF₃激活后阴极光谱响应是Cs/O激活后的4.7倍；然而，与GaAs光电阴极Cs/NF₃激活能够获得更高的阴极稳定性这一现象不同，Cs/O激活的InGaAs光电阴极的稳定性明显优于Cs/NF₃激活，Cs/NF₃激活在截止波长和光谱响应方面的优势在连续光照衰减后消失。

针对现有小尺寸集群损伤修复及检测技术仍不完善的问题，重点研究亚表面缺陷多模态原位检测方法，从损伤样件表面损伤数量和尺寸、典型小尺寸损伤的形貌、光热吸收、荧光面积等多项指标进行了系统测量和分析，并开展了磁流变修复研究。研究结果表明：熔石英小尺寸损伤内部的吸收性杂质是影响元件性能的主要因素，在磁流变缎带接触到损伤底部前，损伤的整体吸收和荧光分布呈上升趋势；高重频激光对磁流变修复后的损伤辐照过程是一个由慢变快、由杂质到本体、由边缘逐渐向外扩张的过程，能够有效对磁流变修复后的表面进一步起到修复作用，可作为组合修复工艺的第三道工序。研究结果对光学元件检测表征体系的构建提供参考。