评估光电系统点目标成像性能或激光远场效果时，通常采用斯特雷尔比作为评估基准，且在工程应用通常采用其近似方法作为分析手段。为更好地分析近似方法的应用范围，有效地指导工程应用，开展了斯特雷尔比近似方法应用极限研究。对常用三种斯特雷尔比近似方法进行了理论推导，给出了其理论基础；依据斯特雷尔比理论，建立了实际像差条件下的斯特雷尔比理论分析方法；从成像评价角度对斯特雷尔比近似方法及其与实际像差斯特雷尔比方法进行了仿真比对分析。结果表明：在波前相位误差小于0.1λ下，近似方法一和近似方法二与近似方法三的误差在10%以内；在遮拦比为0.3、实际像差为球差及相对实际像差斯特雷尔比相对误差优于10%条件下，应用近似方法一时波前相位误差方差需小于0.13λ，应用近似方法二时波前相位误差方差约小于0.1λ，应用近似方法三时波前相位误差方差需小于0.17λ。结果可以给出一定斯特雷尔相对误差条件下的近似方法应用极限，可为点目标成像性能或激光远场效果评估提供技术参考。

研究了利用两台经纬仪的光测图像测量目标姿态的误差合成问题。建立了基于矢量代数的误差分析模型，通过推导得到最终误差的估计公式。公式表明，最终误差由两台经纬仪图像的像轴线倾斜误差Δβ1和Δβ2，两台经纬仪视线与目标轴线的夹角φ1和φ2，以及两个交会面的夹角Ψ决定。最后利用蒙特卡罗方法仿真计算了两台经纬仪测量目标姿态的误差，仿真结果表明，由估计公式得到的理论误差与仿真误差的符合程度很好，验证了误差估计公式的正确性。该估计公式可以应用于姿态测量结果的误差分析。

为了研究白宝石在纳秒激光辐照下表面损伤的特性，利用有限元方法对脉冲激光作用下白宝石的温度场进行仿真，分析白宝石中Cu杂质在不同激光能量密度下的温升变化，以及杂质尺寸对温升的影响，并采用波长1064 nm、脉宽6 ns的激光对两种不同尺寸白宝石晶体材料进行实验，对材料的损伤阈值、损伤位置分布、不同激光能量密度对损伤面积的影响以及损伤增长特性进行了分析。结果表明，杂质吸收机制可以较好地解释白宝石在纳秒激光脉冲辐照下的损伤过程，且仿真结果与实验结果吻合较好，当“1-on-1”辐照时，材料表面的损伤面积随着激光能量密度的增大呈线性增长，当“s-on-1”辐照时，材料后表面的损伤面积随脉冲次数增大呈指数增长。

钠导引星激光参数指标主要受到自适应光学系统的校正能力、大气条件、观测目标运动的时空特性、钠层非线性饱和效应等因素影响。在综合上述影响因素基础上，从自适应光学导引激光器的参数指标论证角度，给出了钠导引激光能量的计算公式，同时将信标视星等亮度引入到计算公式；分析给出了不同自适应光学望远镜系统口径条件下，能提供完整波前信息的钠导引星个数需求；重点分析了不同自适应光学预期校正效果、大气相干长度、观测俯仰角等对信标激光能量的影响；结合实际工程应用需求，模拟计算了特定条件下导引信标激光能量与信标视星等的关系。

离轴三反系统具有无中心遮拦、成像质量好、视场大和结构紧凑等优点，因此也越来越多地被用做空间望远镜的结构形式。首先针对光学系统设计的指标要求，分析了光学系统结构形式，确定系统光学参数，设计了光谱范围0.4～0.8 μm、焦距f′=4000 mm、相对孔径1/10、视场角2ω=2.08°的离轴三反式光学系统。设计的光学系统成像质量良好，在空间频率62.5 lp/mm处，各视场的调制传递函数值大于0.5，成像质量接近衍射极限，满足系统设计要求。同时分析了主镜、次镜和三镜的失调对系统调制传递函数的影响，结果表明次镜的失调对系统的影响远大于主镜、三镜失调的影响，为系统装调工作提供参考。

变形反射镜是用于自适应光学中波前校正的重要元件,它能产生可控的波面校正量对波面相位加以校正。但随着自适应光学技术的发展,传统变形反射镜已不能满足微型化、集成化的发展需求,而基于微机电加工技术的新型变形反射镜的出现解决了传统变形反射镜存在的问题。介绍了微变形反射镜的工作原理,国内外微变形反射镜技术的发展情况及其在自适应光学中的应用,并对分立式与连续表面微变形反射镜的校正能力进行了比较分析,最后阐述了微变形反射镜器件技术展望。

基于自适应光学望远镜的成像特性，分析像斑中心亮度最大以及剩余波前误差最小两种情况下望远镜变形镜的最佳子孔径数范围，利用ZEMAX软件对驱动单元正三角形和矩形布局的变形镜波前校正进行仿真模拟，通过对含高速倾斜镜和不含高速倾斜镜两种情况下望远镜的分析，得到600mm自适应望远镜的最佳子孔径数。

针对基于微型机电系统技术的分立式微变形镜，从镜面面形特点出发分析了方形和蜂窝形阵列变形镜适配能力，并利用ZEMAX软件建立畸变波前和变形镜模型，仿真分析两种分立式微变形镜的校正能力。研究表明在近似子单元数情况下，蜂窝形阵列微变形镜对畸变波前的校正能力更好。