为指导大口径非球面反射镜的精磨至抛光过程的加工, 设计了Ronchi光栅检测系统。采用零位补偿器替代补偿光栅的设计制作, 既能用Ronchi法对粗加工过程检测, 也能用于干涉仪检测; 模拟Ronchi检测过程中条纹形状与对应面型像差的关系, 通过判断条纹形状对加工过程进行指导; 针对某600mm口径的双曲面反射镜, 设计了Ronchi光栅检测系统、零位补偿系统、成像系统。分析检测系统元件剩余反射对成像结果的影响, 并提出相应的解决方案。分析表明, 在Ronchi光栅检测光路中, 分光棱镜表面5%剩余反射相对0.1%剩余反射, 像面暗条纹的照度值增量大于30倍, 条纹明暗对比度下降, 难以分辨; 光栅剩余反射大于3%时条纹中心产生亮斑, 亮斑照度与条纹照度值比大于5倍。通过优化系统结构, 降低元件表面剩余反射, 提高了像面条纹对比度。将Ronchi检测系统用于双曲面镜抛光过程的检测, 测得双曲面粗抛光后RMS值为0.042λ, PV值为0.291λ, 可有效指导非球面的精磨与粗抛光过程。

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工, 设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象, 分析产生该现象的原因, 并提出相应的解决方案。结果表明, 在光线两次经过光栅的光路结构中, 分光棱镜的剩余反射率大于5%时, 像面处暗条纹的照度增大27倍, 条纹明暗对比度下降, 难以分辨;随着光栅剩余反射增加, 条纹中心产生亮斑现象, 条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍, 玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构, 对分光镜与光栅进行替换与表面处理, 有效解决了杂光问题, 提高了像面条纹对比度。

为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题，本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先，归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法， 对比了每种检焦方法的优缺点。接着，重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理，建立了数学模型，模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后，为衡量离焦程 度，提出了离焦评价因子的概念，接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响，给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最 后，通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明：合焦波形的峰峰值占比0.82，对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。

提出了一种基于Ronchi光栅Talbot效应的相位恢复方法。将CCD相机置于Ronchi光栅的Talbot距离处,记录Ronchi光栅的自成像强度分布。通过随机并行梯度下降(SPGD)算法优化Zernike多项式系数,恢复入射相位。数值模拟实验结果表明,所提出的方法能够快速实现高精度的相位恢复,具有收敛速度快、精度高、抗噪声等优点。

为了实现对大口径非球面在细磨和初抛光的加工过程中出现的较大误差的测量，提出了将龙基(Ronchi)光栅、图像采集以及数字图像处理技术相结合的一种较大误差的定量测试方法。介绍了该方法的基本原理、建立了数学模型、编制了相应的数字处理软件。利用该方法对一直径为140 mm，F数为2的凹形抛物面镜进行了测试实验。通过该测试方法以及数据处理软件,得到了准确的非球面面形分布图，检测结果与经典的干涉仪检测结果想比较,二者是相一致的。将为大口径非球面精磨和初抛光阶段提供一种有效、可靠的定量检测方法。

提出了一种简单的流体密度梯度分布测量系统,该系统在传统纹影系统中引入计量光栅,将光线因流体密度变化引起的偏折转变为投影条纹图的变形,通过分析变形条纹图来提取流体密度梯度分布信息。在分析条纹图时,使用小波变换相位分析法,利用小波变换的局部化特性,有效消除无效数据的影响。实验结果表明:系统的密度梯度测量范围能够达到0.01 g/cm⁴,测量精度能够达到5×10^-6 g/cm⁴。系统装置简单,调节方便,适用于密度变化大的流体密度梯度测量。

为了实现大口径长焦距透镜波面精确测量,提出了一种基于朗奇光栅泰伯效应、莫尔条纹技术的子波面斜率测量方法.当子孔径光束照射在朗奇光栅上时,在光栅后周期位置出现光栅的泰伯像,如果将另一朗奇光栅放在光栅泰伯像的位置,在这块光栅后就会形成莫尔条纹,莫尔条纹会因子孔径光束的斜率微小变化而产生移动,通过计数移动的莫尔条纹数就可以得出子孔径光束的波面斜率.文章推导了子波面斜率的计算公式并进行了理论分析,从实验上对理论分析进行了验证.这种方法能够用于大口径波面检测中子孔径波面斜率的精确测量.

介绍了一种复合型图像加减滤波器,该元件是由Ronchi光栅和离轴Fresnel波带板复合而成,它的透射率函数是Ronchi光栅和Fresnel波带板两透射率函数的逻辑异或。用作图像加减时具有光路简单、调节方便、处理的面积大等优点。讨论了用这种滤波器作图像加减的原理,介绍了元件的制作方法.并给出了实验结果。