紫外告警技术在导弹逼近告警中有重要的应用。针对工作波长范围为240~280 nm的日盲区紫外波段，基于用户需求，设计了一种日盲紫外告警光学系统。该系统为了提高接收的光通量、扩大搜索范围、简化系统结构，在国内现有的相对孔径为14、视场角为30°、6片透镜的基础上，采用非球面和二元光学元件，简化到5片透镜，并使视场角扩大到40°，相对孔径扩大到13。接收器采用PIXIS型2048BUV紫外CCD，像素尺寸为13.5 μm×13.5 μm。像质评价结果表明，该系统的能量集中度高，弥散斑尺寸小于CCD的像素尺寸，满足系统使用要求。其具有大视场角和大相对孔径特性，技术指标优于现有的日盲紫外告警光学系统。

以像差理论为指导分析了混合望远物镜中二元光学透镜与转像棱镜之间的像差补偿问题.计算了二元光学器件的相位系数，确定了含补偿棱镜望远物镜的初始结构.用CODE V光学设计软件对望远物镜初始结构优化后的像差结果表明：系统色差在0.9相对孔径高度得到了校正，纵向球差在容限范围0.5 mm之内，最大横向误差为-0.115 mm.

二元光学元件具有许多传统光学元件无法比拟的优越性。利用2个二元光学元件作为系统的物镜和目镜，通过确定各元件的基本结构、孔径大小，设计了25 m的超大孔径反衍混合望远系统。所设计系统的弥散斑大小及MTF函数都能够达到设计要求。使用谐衍射透镜代替普通衍射透镜，对系统进一步改进，使望远系统获得了较宽的光谱范围。试验结果表明：改进后的系统无论在单一光谱、多频带光谱或者连续光谱范围，都能够获得接近衍射极限的成像质量。

提出了采用二元光学元件(BOE)进行三维形貌测量的新方法。设计二元光学元件产生空间二维点阵结构光，经物面调制后的点阵信息被相机一次获取，利用三角测量法得到物体的三维空间坐标。按该方法处理得到的结果与实际物体的形貌特征吻合。结果表明，按该测量系统具有便捷式功能，适用于三维照相等应用领域。

分析了离轴、大视场角透视型头盔显示器光学系统的设计方法，提出了利用衍射光学的独特性质设计了大视场、宽波段、离轴折／衍混合透视型头盔显示器光学系统．该系统具有10mm的出瞳直径和22mm的出瞳距离，且满足人因素要求．另外，该系统色差仅14μm，系统口径小于46mm，满足双目视觉要求．整个系统适合具有15mm对角直径SVGA分辩率的彩色液晶显示器(LCD)．

介绍了几何追迹法和GS算法的原理，并用这两种方法设计了二元光学元件，把激光雷达输出的基横模高斯光束整形为均匀圆光束，用MATLAB程序模拟了整形效果，结果表明设计很好，满足光束整形的要求。

提出可以采用二元光学元件,通过光学变换来代替狭缝,从而实现彩虹全息的拍摄;并进一步提出所用二元光学元件,在实验室条件下可利用空间光学调制器来实现。

采用二元光学透镜作为分光元件的多光谱成像光谱仪,由于焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,从而引起光谱图像的像元配准误差.为改进基于二元光学透镜的多光谱成像光谱仪的性能,首次提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案.设计了由三片二次非球面生成的无中心遮拦的前置望远镜,该望远镜不仅有利于提高多光谱成像光谱仪的集光能力,且有利于系统的小型轻量化.同时设计了含二元光学透镜的三片型变焦距组件,用来消除多光谱成像光谱仪的像元配准误差.整个多光谱成像光谱仪系统仅有6个单片,非常简单.另外,该系统在空间频率为20 c/mm时MTF超过0.3,充分满足红外焦平面探测器对多光谱成像系统分辨率的要求,像面尺寸为7.2 mm.适用于探测单元尺寸为25 μm、规格为128×128元的红外焦平面探测器.

物光和参考光的均匀性对彩虹全息图的拍摄,特别是模压全息防伪标记母板的拍摄有重要意义。采用经傅里叶变换设计的二元光学元件,通过光学变换来实现这种光强分布的均匀性,不失为一种有效的方法。

在利用杨-顾算法设计了用二元光学原理将氦氖高斯基模光束转换成TEM10模的一维情况的16阶二元光 学元件基础上,模拟计算了输入光斑大小对衍射效果的影响。模拟结果显示, 在入射光束腰半径偏离设计值±0.03 mm时,模拟光强值与预期光强值的相对平均误差小于1.0%。