基于Landau-de Gennes理论, 研究了向列相同轴结构球形液滴的尺寸效应以及电场下的动力学过程。结果表明: 同轴结构在半径r≥6.5 μm的范围内稳定存在。当r≤5.1 μm时只存在双极结构, 5.2 μm≤r<6.5 μm时为双极结构与同轴结构均存在的双稳态。外电场存在时, 当0≤E/E0≤0.002 4(使用E0 对电场进行约化, E0=33.7 V/μm)时, 液晶分子逐渐沿电场方向排列; 当0.002 7≤E/E0≤0.003时, 弹性能、表面能和电场能相互竞争诱导出第一次结构转变, 使液滴内出现类双极结构; 当0.003 3≤E/E0 <0.013 4时, 赤道面内及附近指向矢垂直电场方向排列, 其余部分上下对称且沿电场方向排列; 当电场强度达到阈值Ec/E0 =0.013 4时, 发现第二次结构转变, 液滴内大部分液晶分子通过动力学过程实现了从中心轴到边界逐点沿电场方向的转动, 该现象首次在同轴结构液滴中出现。

针对大气透过率是影响红外系统作用距离的重要因素，且随大气环境、波长、距离等因素而复杂变化难以精确描述，研究了大气透过率对红外系统作用距离的影响，提出一种基于离散光谱透过率的红外系统作用距离模型。使用MODTRAN 软件计算出波数间隔为1 cm-1的离散光谱大气透过率，建立大气透过率数据库，计算出波数间隔为1 cm-1的光谱区域内目标的红外辐射功率。应用该模型对实际的战斧巡航导弹进行计算，结果表明该模型具有更高的计算精确度与可行性。

基于最小可分辨对比度准则, 研究了在考虑背景环境下机载红外成像系统对目标最大探测距离的计算方法。分析了红外目标在3?5m 与8?12m 两个波段上的红外辐射特征和背景辐射、大气透过率等因素对探测距离的影响, 给出了探测距离的推导公式。最后用MODTRAN软件对大气透过率进行了模拟计算, 得到了波数间隔为1 cm-1的光谱大气透过率数据。计算了各微小波长区间内辐射到探测器上的辐照度。考虑到大气透过率与距离的关系, 取消了传统算法中用常数或者拟合函数来代替大气透过率的方法。以巡航导弹为例, 对红外系统探测距离进行了数值计算。仿真结果表明, 该计算方法具有可行性。

为了满足用于深空天体观测或摄影的天文望远物镜的大相对口径及高分辨力的要求,基于二级光谱的理论公式,以佩兹伐物镜作为基本结构,对所选择的玻璃材料进行了色散特性的分析。通过Zemax光学设计软件的优化,给出工作波长范围在405～750 nm、焦距为500 mm、视场角为3.2°、相对孔径为1∶5的设计实例。设计结果表明,该系统二级光谱得到了很好的校正,在100 lp/mm处各视场传递函数均在0.52以上,满足接收器件有效尺寸为23.7 mm×15.6 mm的CCD成像要求,像面成像质量良好,适合深空天体的观测。