提出了一种融合新型支撑方式与灵敏度分析的光机热集成分析与优化方法，用于设计超高精度深紫外光刻投影物镜系统。首先，采用轴向多点与周向三点胶接支撑相结合的新型支撑方式，实现了212.51 mm口径光学元件的超高精度定位要求。其次，通过对光学元件进行热力耦合分析，验证了光机系统的合理性。然后，在光机热集成分析条件下，分析了单个光学元件的灵敏度，以及全部光学元件表面变形对整体光学系统波像差均方根值和校准F-tan θ（F为焦距，θ为物方视场角）畸变的影响。最后，通过调整部分光学元件的灵敏度进行局部优化，并对整体光学系统的像质进行优化。结果表明：在热力耦合条件（参考温度为22.5 ℃、极限工作温度为±2.5 ℃、重力）下，光学元件的最大表面面型均方根（RMS）值为9.86 nm，能够满足超高精度定位要求。在光机热集成分析条件下（参考温度为22.5 ℃、极限工作温度为±2 ℃、重力），优化后光学系统的波像差RMS值小于10.50 nm，校准F-tan θ畸变小于6.00 nm，相较于优化前，波像差RMS提升了46.98%，校准F-tan θ畸变提升了77.69%，达到了设计要求。

针对传统语义分割网络检测精度低，对中、小尺度目标存在误检漏检，对边界分割粗糙等现象，提出了一种基于深度学习的高分辨率遥感图像建筑物变化检测方法。采用编码-解码结构，在编码阶段采用残差网络提取图像特征，并为编码器最深层特征引入空洞卷积和金字塔池化模块，增大感受野以提取多尺度图像特征；在解码阶段使用注意力模块突出有用特征，接着聚合不同尺度不同分辨率的特征。在大型遥感建筑物变化检测数据集上进行实验。结果表明，所提方法在获取深层语义信息的同时可以较好地关注到细节信息，在精确率、召回率、F1分数上均有明显提升，在多尺度目标检测、建筑物边界提取等方面优于其他常用的语义分割网络。

高精细度光学微腔是强耦合腔量子电动力学(QED)实验系统的核心。然而,受限于光学微腔有限的介入空间,被光学腔俘获的原子内态很难得到有效的初始化处理。通过选用与原子基态及更高阶激发态相互作用的光场,有效避免了微腔腔镜对介入空间的限制,实现了对光学微腔内的原子内态的光泵浦及原子态(自旋极化)的有效制备。同时,基于强耦合光学微腔与腔内不同原子内态的耦合强度差异,建立了一套用于描述和优化腔内原子极化率的模型,最终获得了85%的腔内铯原子的态制备效率。

本文在多原子强耦合腔-QED系统中,利用脉冲宽度为5 ns的强脉冲光在垂直于腔轴方向直接激发原子,脉冲的峰值功率为40 mW,通过光学腔观测激发原子辐射到腔中的光子获得相应的激发光谱。我们发现当光场频率和原子跃迁失谐±80 MHz时原子激发率达到最大,而在共振时原子激发被抑制。我们建立了脉冲光与三能级原子相互作用的模型,通过缀饰态能够解释此现象。

采用机械补偿法变焦型式, 建立两组元连续变焦光学系统模型, 在该模型的制导下, 针对中波640×512、像素尺寸15 μm制冷型焦平面阵列探测器, 设计了一款立体布局的高变倍比连续变焦光学系统。该系统工作波段为3.5 μm~4.8 μm, 焦距范围覆盖30 mm~500 mm, 工作温度范围覆盖-40℃~+60℃, 变焦过程中F数恒定为4, 系统变焦全过程具有100%冷光阑效应。设计过程中对系统冷反射进行了详细分析, 对凸轮曲线进行优化设计。设计结果表明: 该系统在08视场内, 全温度范围的光学调制传递函数在33 lp/mm处大于0.25, 在25 lp/mm处大于0.4; 全视场公差作用下系统传递函数在33 lp/mm处大于0.13。该系统具有变焦轨迹平滑, 冷反射抑制特性优良, 成像质量佳, 环境适应性好等优点。

以双谱段光谱仪为例, 针对前端为卡塞格林结构形式的复合光学系统, 设计了一种杂散辐射抑制装置。该装置含有外遮光罩1、外遮光罩2和2个内遮光罩, 其中外遮光罩2有效地阻挡了直接进入光学系统的外杂散光。该装置可抑制各谱段的杂散辐射, 其中可见光支路杂散辐射抑制后的杂光PST与信号光PST相差7~8个数量级, 近红外支路杂散辐射抑制后的杂光PST与信号光PST相差5~6个数量级。该装置可提高光谱仪工作时段, 性能稳定有效, 且系统图像不受杂散光影响。

针对车辆回复反射器光度性能的测试需求, 为了满足测试光源在远距离照射面上高均匀度光斑的要求, 设计一种远距离投射照明光源。光学系统采用了反光碗氙灯光源、导光管以及准直透镜的设计型式, 能够实现光能的有效利用及远距离传输, 可在远距离处形成均匀的接近于平行光的照射面。光学系统设计中加入了旋转调节机构, 可完成照明系统连续调焦功能, 能够实现在远距离照射面上对均匀光斑尺寸进行连续调节, 在照明距离为30 m~40 m的不同照射面上均得到不同尺寸的均匀光斑, 照射面上Φ250 mm~Φ300 mm内的光斑不均匀性小于5%。

手术显微镜是显微外科手术中不可或缺的工具，大物镜是整个手术显微镜的关键部位之一。针对手术过程中工作距和系统放大倍率需根据不同的使用情况进行调整，设计了一套连续变焦大物镜。所设计的连续变焦大物镜由正、负透镜组组成，选用机械变焦补偿形式，通过沿光轴方向移动正透镜组，实现术面观察范围Φ20 mm～Φ125 mm、工作距150～350 mm、焦距230~400 mm，可同时满足连续变焦和工作距可调，并给出正、负透镜组间隔与变焦位置的采样曲线，导程量较小。