变焦光学系统在连续变焦过程中, 由于变焦曲线的计算和加工精度, 导致实际像面离焦, 成像质量下降。变焦系统的特点是长焦距对应窄视场, 短焦距对应宽视场。将波前编码技术应用于变焦系统, 在系统的光瞳面设置相位掩模,则扩展了原系统的焦深和景深, 使调制传递函数对离焦不敏感, 同时提高短焦距宽视场的边缘成像质量。文章对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比,随后讨论了掩模板的相位因子对系统的景深、焦深延拓以及对像质的稳定作用。仿真显示: 变焦波前编码光学系统对离焦不敏感, 可以很好地扩大系统的焦深和景深、稳定边缘视场的像质, 具有很高的实用价值。

理论及实验分析了三次相位板的偏心对波前编码成像的影响。理论分析得到相位板倾斜和偏心后的波前编码系统的光瞳函数相位项的表达式。分析表明，当仅有偏心时，相位板位置变化会产生相位因子的变化效应和离焦量的改变，它们均与相位板的偏移量相关。同时仿真结果表明，偏心会改变点扩散函数(PSF)的能量分布及PSF包络的两条直角边长度，降低系统的调制传递函数(MTF)值；z 向偏心对PSF 的影响小于x 向或y 向的偏心对PSF 的影响。实验结果表明，偏心在一定的范围内对PSF 的影响较小，复原图像在焦深范围内的清晰度一致性较好；但是偏心会降低焦深延拓率。实验结果与理论分析结果具有良好的一致性。研究结果对基于相位掩模板的波前编码系统在空间光学系统、显微系统、红外成像等领域的应用具有较高的参考价值。

在轨运行的空间相机受到温差或运动振动等影响导致像面离焦，成像质量下降。波前编码技术可以在保持光学系统整体参数不变的情况下扩展系统的焦深，使调制传递函数对离焦不敏感。将波前编码技术应用于空间同轴三反系统，提出在系统的出瞳面上加置掩模板，并对掩模板的面型进行优化，对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比。讨论了波前编码掩模板的相位因子对系统的焦深延拓以及对像质的影响。理论及仿真结果表明：将波前编码技术应用于同轴三反系统，使系统对离焦不敏感，可以很好地扩大系统的焦深，对解决空间光学系统像面离焦问题具有很高的实用价值。

设计并实现了一种基于微悬臂梁焦平面阵列的凝视型激光告警系统。该系统通过微悬臂梁焦平面阵列及成像CCD来实现对入射激光的精确定向。入射激光通过红外镜头辐射到微悬臂梁焦平面阵列时会使微悬臂梁发生变形，通过光读出系统将这种变化成像在CCD上就可以判断出激光的入射方向。实验结果表明：镜头焦距为60 mm、微悬臂梁面元为80 μm×100 μm时，告警系统的视场角为±15°，分辨率可达到0.5°。此告警系统视场角大、定向精度高，并且避免了激光对CCD的干扰及损坏。