在LED双面平板照明灯具中，为实现侧入式近场均匀照明，研究了一种LED柱面透镜阵列自由曲面投射器。根据非成像光学理论中的边缘光线原理，采用直接法和重叠法设计投射器的表面形状，利用反射旋转面和折射旋转面以及柱面透镜阵列将LED光源发出的朗伯光重新分配。建立侧面近场均匀照明的柱面透镜阵列自由曲面投射器模型，用TracePro软件对所设计的模型进行光线追迹仿真，结果表明，当不考虑反射损耗时投射器的出光效率达到96.03%，在投射器侧面的面板上面积为240 mm×360 mm的照度均匀度达到95.6%。

分析了激励激光光强分布对平面激光诱导荧光(PLIF)实验中荧光强度的影响。基于柱面微透镜列阵设计了一套激光片状光束匀滑整形系统，并根据PLIF实验的具体要求，通过光线追迹方法优化了系统参数。建立了片状光束整形实验系统，对染料激光进行了匀滑整形，获得了不均匀性＜4%的均匀片状光束，满足了PLIF实验所需。在此基础上建立了PLIF实验系统，获得了酒精灯火焰和CH4/air预混火焰中OH的二维荧光分布。

均匀照明是投影光刻机中实现光刻线条高度均一性的重要条件。采用微透镜阵列作为照明匀光器件，能够在实现矩形照明光斑的同时获得极高的远场分布均匀性。基于微透镜阵列现有的加工工艺，设计出二维方向分开的柱面微透镜阵列，并通过优化设计，克服了微透镜之间的接缝在远场光场处产生的中心亮线。仿真分析表明，所设计的微透镜阵列的远场分布不均匀性达到0.85%。

低光束质量严重限制了大功率半导体激光器的应用，为了满足日益增长的工业和**领域应用需求，发展兼具高功率和高光束质量激光输出的半导体激光光源具有重要意义。采用线阵合束方式集成20个传导热沉封装半导体激光单元，结合斜45°柱透镜阵列整形方法和准直技术，直接均衡激光束快慢轴方向的光斑和发散角，通过波长合束和偏振合束，研制出一种可实用化、连续输出功率1030 W、快慢轴方向光参量积分别为18.3 mm·mrad和17.7 mm·mrad、最大电光转换效率44%的808 nm和870 nm双波长半导体激光合束光源，实现了高效率、高功率和高光束质量激光输出，可作为直接光源应用于工业和**领域。

在神光Ⅱ特殊的激光光束强度分布条件下,通常使用的等宽柱面透镜列阵线聚焦系统不能获得均匀的线聚焦.考虑神光Ⅱ输出激光光束特殊强度分布的影响,优化设计并制作了不等宽单元柱面透镜列阵,获得了良好的均匀线聚焦结果,在X光激光实验中良好的使用效果表明这一设计是有效的.

提出了结构新颖的混合单元柱面透镜列阵(HECLA)系统,在该系统中引入了半单元结构。数值模拟结果表明,该器件显著地改进了在入射光为超高斯分布条件下的焦线强度分布均匀性。其中准5单元HECLA系统的调制对比度可以降为1.7%。这是目前柱面透镜列阵(CLA)系统难以达到的效果。

主要描述了柱面透镜列阵聚焦系统的原理及结构, 分析了凹柱面透镜列阵线聚焦系统中非球面透镜损坏的原因, 介绍了凸柱面透镜列阵线聚焦系统的设计原则、 性能及在中日合作X射线激光实验中的使用情况。

采用双弯曲靶对接技术和多脉冲驱动,结合新型线聚焦系统,在大阪大学激光工程研究所的GekkoXII装置上进行了类镍钕软X射线激光实验,以相对较低的驱动能量,获得了高强度的7.9 nm软X射线激光输出。