近红外波长为1.064 μm的激光是激光测距、自由空间光通信和空间光学遥感等应用中的主要激光光源之一。窄带滤光片是抑制背景光干扰的关键元件之一,目前大部分滤光片的半峰全宽为几纳米。本文研制了中心波长为(1064±0.05) nm、半峰全宽为0.19 nm、峰值透过率可达70.2%的带通滤光片,并考察了不同温度(100,200,300 ℃)退火处理后滤光片的表面形貌和光谱特性的变化。实验结果表明:滤光片的表面光滑,受退火温度的影响很小;滤光片的透射光谱随着退火温度的升高向长波方向移动,在100 ℃退火处理3 h的滤光片的光谱漂移量为0.03 nm,说明该滤光片可在温控条件有限的空间光学系统中使用。

建立了一套基于光压原理的高功率激光测量装置,其功率测量不确定度优于2%(置信因子k=2)。在0.6~15 kW功率范围内将光压方法与量热方法进行了比较,得到的最大相对偏差小于1%。该装置的功率测量上限仅受限于激光反射镜的损伤阈值,因此其功率测量上限可达100 kW甚至更高,同时还具有响应速度快、测量准确度高、可在线测量等优点。

为了观测大气层中的水汽含量以及CH4和CO2的浓度,在蓝宝石(Al2O3)基片上制备了两种窄带通滤光片,其中心波长分别为1375 nm和1610 nm,带宽分别为15 nm和60 nm,透过率均达到了95%。基于法布里-珀罗腔结构设计了带通滤光膜系,并对其进行了优化。与电子束蒸镀薄膜相比,采用双离子束溅射沉积方法制备的Nb2O5/SiO2滤光片薄膜,其表面质量明显改善,缺陷减少,表面粗糙度均方根降低到1 nm以下,显著改善了与光电探测器光耦合时的不均匀性。

空间遥感应用中的光学有效载荷对系统偏振控制提出了越来越高的要求，作为常用的宽光谱反射镜，金属银(Ag)膜反射镜的偏振特性随着环境温度的改变而变化。本文设计并制备了低偏振灵敏度的Ag膜反射镜，研究了反射镜在45°和60°入射角下，从室温25 ℃升温到150 ℃时的偏振特性变化和反射光谱变化情况。随着温度的升高，Ag膜的折射率在350~1 200 nm波长范围内有所增加; Ag膜反射镜的反射光中s和p光的相位差Δ在350~600 nm波长范围内减小，在600~650 nm波长范围内基本稳定，在650~1 200 nm波长范围内增大。温度上升到125 ℃时，Ag膜和反射镜表面形貌发生改变，增加了表面散射和吸收，导致350~900 nm波段反射率降低，在波长350 nm附近的降低约25%。

通常红外光学薄膜是在较高温度下制备得到的。 在低温下应用时, 其产生的热应力会显著影响其光谱性能和可靠性。利用传统桥梁弯曲理论和膜层间位移协调条件分析了多层膜中的水平应变、弯曲应变和热应力分布情况。在详细推导的基础上, 根据膜层厚度远小于基片厚度的实际情况, 得出了多层膜中热应力的简化计算公式。结合长波红外窄带滤光片实例, 分析了其多层膜中热应力的数值大小和分布情况。

在介绍哈特曼波前分析仪工作原理的基础上，分析了哈特曼探测器微孔阵列面与CCD 面间距LH 参数校准的必要性，提出并讨论了用已知斜率的平面波校准LH 参数，并将平面波斜率值精确溯源至点光源位移量的校准方法。依据此校准方法，实际校准了一台哈特曼波前分析仪，给出了LH 参数的校准值。用校准过的哈特曼波前分析仪测量了三种不同曲率半径的球面波前，与软件构造的相同曲率半径的理想球面波前作比较，波前测量精度达λ/35 ，波前像差PV 值达λ/7 。该实验结果表明，哈特曼波前分析仪校准结果是准确的，校准方法是有效可行的。

分析了基于CCD相机激光光束宽度测量过程中引入的噪声特性，并给出了有效抑制噪声的方法，说明了在光束宽度计算过程中尤其采用4σ算法时，积分区域选取的意义及正确的选取方法，总结了影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素。通过实验，进一步验证了用4σ算法计算激光光束宽度时，特别是计算小光斑光束宽度时，积分区域限制的重要性；提出了积分区域最佳选取值为2倍的光束宽度；得出了如无噪声影响，CCD空间分辨率对基于4σ算法的光束宽度结果影响很小的结论，即采用4σ算法虽然光束宽度内仅有十几个甚至几个像素，仍可得到准确的光束宽度值；定量给出了高频随机噪声对基于4σ算法的光束宽度测量重复性的影响，以及提高测量结果精确度的方法；分析了基底噪声对基于4σ算法的光束宽度测量结果的影响程度，提出了正确的背景图像扣除方法以减少基底噪声的影响。

通过测试红外光光通量的变化或红外光空间分布的情况来反映位移的变化是位移监测中常用的方法。通过采用两片红外硅光管作为红外接收器件制作位移传感器，通过测量两片硅光管输出的差分信号来测量位移。设计了恒流源电路，避免了因光源的不稳定所引起的误差。最后对信号的噪声进行了测试并对所设计传感器的定标。