基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型，并通过仿真和实验验证了传感器模型的有效性。研究了空间像定心误差对检测精度的影响，对比了不同定心方法下波像差检测模型的性能表现。分析了不同降噪方法的空间像降噪效果，并基于空间像噪声模型，提出了一种新的空间像降噪方法。仿真与实验结果表明，在各种影响因素中，照明部分相干因子和F方向采样范围对像差检测精度影响较大。定心方面，在X方向上六项模型定心精度更高，F方向上三项模型与六项模型各有优劣。平均值降噪法可以有效滤除空间像噪声，提高像差求解精度。像差漂移量仿真测试结果表明，该技术可用于校正光刻机的短期像差漂移。本文对该技术还给出了工程应用建议。

在聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(ECC)中掺入超弹性形状记忆合金纤维(SMAF),可形成具备良好自复位及耗能性能的新型SMAF-ECC。通过三点弯曲循环加载试验, 研究了不同SMAF端头形状和直径下SMAF-ECC梁的自复位和耗能性能。结果表明: 增大SMAF直径可有效提高复合梁耗能能力, 但对自复位性能影响较小, 试验中不同纤维直径造成的挠度自恢复率差异仅为5%; SMAF端头形状对试件自复位及耗能性能影响显著; 打结形端头SMAF锚固性能最佳, 卸载后试件主裂缝宽度显著减小, 挠度自恢复率达到70%以上, 试验曲线具有明显的旗帜形耗能特性。

红外透镜组的中心偏差是影响光学系统成像质量的重要因素之一。当红外探测器组件在低温环境中工作时，预先常温装配和测试的红外透镜组将产生装配精度失准现象。提出了一种在低温环境中测试红外透镜组中心偏差的方法。通过设计的低温测试系统解决了透镜组低温位置精度测量困难的问题。测试结果表明，该方法可以有效实现红外透镜组中心偏差的低温测试且测试误差优于2 m。此研究对于高性能红外探测器组件研制具有一定的实际意义。

为了实现空间光通信系统小型化、一体化设计，建立了基于阵列探测器和快速偏转镜的一体化跟踪系统，通过分析阵列探测器的光斑位置检测原理提出了一种归心算法。首先通过设置阈值，设计了光斑不完全覆盖探测器的粗归心策略；然后采用数据库查询的方法完成精归心，最后采用无穷积分法使光斑归至原点附近；通过搭建试验平台验证了算法的正确性和可行性。实验结果表明：跟踪视场可达70.3 mrad，较原算法视场扩大了约3倍，跟踪最大误差优于1.8 μrad，为空间光通信系统的进一步工程化应用奠定了基础。

Ф1.3 m凹椭球面反射镜是某遥感器光学系统的主镜, 其定心精度要求苛刻。由于该反射镜口径大、顶点曲率半径长, 利用定心仪法进行定心的实现难度大, 精度低。通过分析非球面的两种偏心之间的补偿现象, 可知激光跟踪仪接触测量定心的精度仅为0.15°。三坐标仪接触测量定心的精度能够达到0.005°, 不过其量程受限, 且在光学加工时的反复搬运会造成不便。利用Offner零位补偿检验光路进行干涉法定心, 干涉法将反射镜偏心转换为检测系统波前的初级像差, 同样可以达到0.005°的精度。该检测方法的误差来源主要是干涉仪焦点位置误差, 是系统误差, 可以通过旋转反射镜进行多次定心测量的方法予以消除。完成了该反射镜的定心, 其结果与三坐标仪的测量结果对比, 两种偏心的最大偏差仅为0.023 mm和0.002°。实现了大口径凹非球面反射镜的原位定心测量。

无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中，实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析，提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征，提取莫尔条纹图像中两光斑中心局部同心圆区域；然后进行局部同心圆环检测，确定初始圆心集；再对初始圆心集进行聚类分析确定两光斑中心的初始位置；最后删除异常点并迭代求取两光斑中心较精确的位置，实现无衍射光莫尔条纹两光斑中心的定位目的。理论和实验结果表明该方法能快速、准确地同时确定两光斑中心位置，且误差小于1 pixel。

针对 30倍连续变焦电视公差灵敏度高, 装调难度大的问题, 运用光学仿真方法分析各分离透镜偏心对光学系统 MTF的影响。结果显示, 前组镜中心偏差对系统像质影响敏感, 会产生非对称像差。本文优选光机界面的结构形式, 使透镜下表面自动定心, 微调上表面将偏心控制在公差范围内。变倍组、补偿组作为运动组件, 在变焦过程中光轴共轴性也是影响系统像质的关键因素。本文采用机械定心工装使运动组件的中心轴线与导杆轴线平行, 再以前组镜透射光轴为基准, 校正所有光学部件光轴与之共轴。光学系统经过精密装调, 小视场像质分辨率达到 2.43″, 接近衍射分辨率极限。

研制了一种基于共焦轴向层析定焦、自准直横向定焦的共焦自准直中心偏测量装置。利用共焦探测模块对被测球面镜的球心和顶点位置进行定焦, 从而测得被测球面镜的曲率半径; 利用光路自准直方法探测被测镜旋转过程中反射光在探测面上的路径获得被测镜的偏心量, 结合偏心量和曲率半径计算得出中心偏。与传统中心偏测量装置相比, 所提测量装置可以同时测得曲率半径和中心偏, 避免了重复装卡引入的测量误差, 有效地提高了测量精度、简化了测量过程、降低了测量成本。实验结果表明测量装置的中心偏重复测量不确定度可达0.065″。

目前, 随着军用光学镜头结构复杂度以及性能要求的不断提高, 传统装调手段误差大、一致性差的缺陷越发明显, 为此, 提出了光学镜头轴线精度定心校准技术以满足尖端光学系统的装调需求。首先, 分析了影响光学镜头成像质量的误差来源; 其次, 提出了带数据反馈的闭环制造链原理, 将整个光学系统研制环节结合成一个闭环; 之后, 针对现有装调手段的不足, 从保证中心偏差和光学间隔两方面, 提出了以定心加工为核心的镜组轴线精确校准方法, 其光机轴线一致性达到秒级, 尺寸精度达到微米级; 最后, 采用本文技术, 设计研制了一套光学镜头, 与传统镜头相比, 焦距误差由1%提高至0.1%, 分辨力由2.3″提高至2.04″。