从信标光链路中高效地获取运动平台的姿态信息是运动平台量子光通信成功的关键之一。针对运动平台量子光通信的实际需求，提出一种探测载体平台旋转姿态角的信标姿态解耦方法，有望显著提高量子光通信的动态链接效率。经0°、45°、－45°偏振片起偏调整的RGB三色合束信标光，携带着载体平台的旋转姿态角信息，经自由空间传输后由地面接收系统解耦。接收端利用光电探测器获得信标光的三色光强值，根据三色光强值的差动、比值构造特征参数β，建立信标光旋转角θ与特征参数β间的关联曲线，利用该曲线反演载体平台的空间旋转角信息。分析θ在0°～90°的变化趋势及β的数值结果，并对不同距离下的测量结果进行误差分布分析。实验表明，所反演的信标空间姿态角度测量精度可以达到±0.05°。室内实验结果的3σ值小于0.5°；室外实验结果的3σ值小于1°。综合整体性能分析，所提方法具有测量运动平台空间旋转姿态角的能力，可用于在浮空平台或类似领域中进行姿态角度测量。

凸面光栅是Offner结构成像光谱仪的核心分光元件，制备出高衍射效率、高分辨率的凸面光栅是提高光谱仪成像质量，实现遥感探测的关键。介绍了目前凸面光栅的研究现状，讨论了设计与制作凸面闪耀光栅的主要方法。凸面光栅的设计方法采用严格耦合波理论对光栅进行衍射效率分析，制作方法主要包括：电子束直写法、X射线光刻法、机械刻划法以及全息离子束刻蚀法。鉴于全息离子束刻蚀法具有成本低、槽型可控、无鬼线等优点，详细介绍了利用该方法制备凸面光栅的工艺及相关研究报道。在接下来的工作中将不断优化和提高全息曝光光强分布的均匀性，改进摆动刻蚀装置旋转轴的可调性，优化离子束刻蚀工艺参数，以期制作出实用化的凸面闪耀光栅。

介绍了基于同心结构的凸面光栅成像光谱仪的研究背景、设计方案和结构特点，综述了凸面光栅同心结构成像光谱仪在国内外目前主要的五种结构类型，包括Offner型、非共面型、折反射型、+1级衍射型、自由曲面型。总结了五种结构类型的优点和缺点，对研发新一代具有高成像质量、高分辨率、高衍射效率、大相对孔径、长狭缝、宽波长范围的轻小型成像光谱仪具有重要的指导意义。

研制了一种新型光谱感光仪，其特点是宽光谱 (340 nm~900 nm)，大曝光面 (202 mm×90.5 mm)，且面上具有多阶梯光强；制备具有 18级光密度值的高精密阶梯光楔板，每个台阶的光密度值误差不大于 0.01；根据光源的光谱特性镀制滤光膜，消除光栅二级光谱。自动控制采集系统采用 LabVIEW与 PLC一体机开发，水平方向采用光栅位移传感器构成闭环控制，波长定位偏差小于 0.05 nm；竖直方向采用线性补偿方法，高度位置偏差小于 0.05 mm。仪器能够自动测量光楔板上不同波长不同光强区域的单位面积光功率，用快门控制曝光时间，在宽光谱范围内对感光材料进行一次曝光。在显影定影后，用光密度计测量其光密度值，根据国标 (GB10557-89)绘制出感光材料某一确定光密度值的光谱灵敏度曲线。

光学平面的干涉检测发展至今,检测精度已经大大提高,而高精度的平面检测很大程度上受限于参考平面的精度,针对参考平面面形对检测结果的影响,利用绝对平面检测方法,通过多次测量以达到消除参考平面偏差的目的。从测量方式和计算方法两个方面分析了不同绝对平面检测方法的原理,介绍了最新发表的相关成果以及研究动态,并对比了检测结果。这些检测方法已经精确到像素级,并通过多种计算方法使得峰谷(PV)值的计算精度大部分达到了λ/100。

基于标量理论研究了不同槽形角，不同刻线密度的透射式闪耀光栅对使用波段的影响，推导了闪耀透射光栅的衍射光能量分布规律。分析证明了透射闪耀光栅在衍射能量最强方向上衍射光的衍射角与入射光的入射角之间的关系满足Snell定律。给出了入射角、衍射角与槽形角之间的关系式，研究了不同刻线密度和槽形角条件下衍射光能量分布的规律。对闪耀透射光栅进行了测量和比较，结果表明：已有闪耀透射光栅测量的结果与理论计算数据相吻合。制备了聚二甲基硅氧烷（PDMS）可调谐闪耀透射光栅，应用研究的理论公式测量了该闪耀透射光栅在拉伸与自由状态下的闪耀波长和光栅刻线密度，结果显示其波长测量误差在5 nm以内。拟合了光栅的等效槽形，验证了实时监测PDMS光栅槽形和刻线密度随拉力大小变化的规律。

拉曼散射分析通常使用多谱线He-Ne激光器作为光源。通过建立多谱线He-Ne激光器腔内棱镜组件的有限元模型, 并进行热变形分析, 得到了棱镜组件的热变形位移结果。讨论了在棱镜角度改变时多谱线He-Ne激光器输出谱线的变化情况, 通过实验进一步验证了仿真结果的准确性。结果表明: 多谱线He-Ne激光器长时间工作会使温度升高, 严重影响其腔内棱镜的偏转角度, 使得其输出谱线发生一定的漂移。当腔内温度继续升高到一定值时会导致激光器不出光, 此时, 应当采取散热装置或者温度控制措施。

中阶梯光栅是一种特殊的衍射光栅, 它以高的衍射级次和大的衍射角来工作, 具有高分辨率、 全波闪耀等特性。 已广泛应用于高端光谱仪器之中, 极大地促进了航天航空、 天文、 医疗、 **、 环境等尖端科技的发展。 但是专业的刻划系统需要定制, 价格昂贵。 使用已成熟的超精密加工设备来加工中阶梯光栅, 可以大大降低中阶梯光栅母版的制备成本。 超精密单点金刚石车床制备中阶梯光栅时, 系统直线度不好, 存在较大的累积误差, 导致中阶梯光栅衍射波前较差, 达不到制备要求。 为了减小超精密单点金刚石车床固有的直线度误差, 对超精密单点金刚石车床进行了误差补偿。 首先, 以累积误差曲线为依据进行第一次补偿。 实验结果表明, 当补偿系数为0.75～0.85时, 此时衍射波前的PV（峰谷值）值在约400 nm, 一次直线度补偿效果到达极限。 然后, 以闪耀级的衍射波前曲线为依据进行第二次直线度补偿, 二次补偿后的衍射波前PV值为约83 nm。 补偿后的结果表明衍射波前得到大幅改善, 有利于提高所制备光栅的质量, 在光栅实际刻划中具有指导作用。