光纤续接时, 横向偏移对耦合效率的影响非常显著, 为了降低光纤续接对横向偏移的敏感性, 提出了新型有方向性锥形通信光纤连接器。采用了沿信号传输方向的锥形结构, 从而提高其可靠性。根据波动理论, 对新连接器的纵向传播常数进行泰勒级数展开, 得到了锥形光纤功率分布的近似解。分析了锥体长度、锥度以及和光纤折射率等参数对耦合效率的影响。还试制了6个锥形连接器样品, 进行了耦合效率实验测量, 实验测量结果和理论分析是一致的, 从而验证了理论分析的正确性。

基于Wollaston棱镜角剪切和Savart偏光镜横向剪切组合的可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统，不仅可同时获取目标正交偏振分量的干涉图和二维空间图，而且可以通过调整Savart偏光镜的厚度，得到不同光程差下正交偏振分量的干涉图像。该系统的显著特点是正交图像的同时获取和光程的实时改变。描述了可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统结构、理论原理，推导出了干涉强度表达式。详细分析了可调光程的Savart偏光镜(MSP)和可调光程的宽视场型Savart偏光镜(MWSP)的光程差及横向剪切量的变化范围。通过两种偏光镜之间的对比可得光程差差别甚微但MWSP剪切量较大，且变化量比MSP高50%。这为以后选择Savart偏光镜类型提供了重要依据。

在高分辨力光学系统中, 光学元件偏心引起的光学系统初级像差特性已经成为系统设计和装调必须要考虑的因素, 文中拟从分析透镜横向失调量对像差影响的基础上, 提出了一种考虑像差特性影响的光学零件装调校正方法。在考虑光学元件偏心对像差的影响的情况下, 推导了光瞳中心位置和像面中心位置随透镜偏心程度的变化, 建立了光学系统失调校正量和像差增量之间的数学关系, 提出了一种基于像差理论的透射式光学系统横向失调校正方法, 可以弥补现有高斯光学校正方法的不足。以三透镜准直系统为例, 利用ZEMAX软件仿真验证了文中方法的有效性, 实验表明该方法所选择的调整方案在所有调整方案中引起的像差增量最小, 降低了校正过程中对光学系统成像质量的影响。

针对现有高斯光学校正方法的不足，提出了基于像差约束模型的透射式光学系统像点横向位置失调的校正方法，推导了像差约束条件下零像差增量的校正方程，提出了校正透镜选择原则。以某光学瞄准镜为例，利用Zemax 软件仿真验证了方法的有效性。实验表明：该方法能有效降低校正过程中透镜位置变化对光学系统成像质量的影响。

为了在光学装调中保证单件离轴非球面的精确定位，需要对其6个自由度进行严格控制，尤其要对影响离轴非球面装调最重要的离轴量和离轴角这两个自由度加以严格控制。现有离轴非球面加工和检测中，对这两个特殊参数难以给出精确数值，从而难以实现离轴非球面的精密光学装调。通过运用离轴反射镜的曲率半径中心像与工装基准光轴之间的变化规律，采用精密测量法实现对离轴量和离轴角的精确测量。装调实验证明，利用这一测量法，光学装调出的离轴非球面可达到离轴量0.05 mm和离轴角10″级的精度，检测出的镜面波像差均方根(RMS)为0.02λ（λ=632.8 nm），使该离轴非球面获得了理想的像质，实现了精确装调。

在分析四象限位置敏感器件（4QPSD）结构及特点的基础上，利用该器件作为核心探测器，设计了一种光电探测系统，对高分辨率横向位移的探测进行了研究。系统主要包括LED光发射、光接收、信号处理和显示等部分。LED发射的光束经聚焦透镜汇聚后射向反射镜，反射光聚焦到一个4QPSD上，经线性化的信号处理电路处理后，可实现高分辨率横向位移的测量。实验证明：横向位移测量稳定性与精度与测量距离无关，系统的误差主要来自反射镜反射的非均匀性。

利用有限光束在薄介质板结构中多次反射及其重构揭示有限波束透射光束反常侧向位移产生的物理机制; 证明了物理上有限光束出现反常侧向位移的限制条件与稳态相位法成立的数学条件是一致的。通过数值模拟表明, 透射光束的反常侧向位移是因为有限光束在薄介质板结构中每个经过多次反射后具有不同相移的平面波分量重构的结果。对于整个波束而言, 透射光束的反常侧向位移是薄介质板结构中多次透射或反射的波束相干叠加产生的。

为了克服传统成像光谱仪稳定性差,干涉条纹杂乱复杂等缺点,提出了一种基于可调横向剪切量萨伐尔(Savart)偏光镜的新型偏振干涉成像光谱仪。具体分析推导了光线入射角变化对这种新型的可调横向剪切量萨伐尔偏光镜的光程差、偏振度以及对系统干涉条纹的影响；简要论述了这种新型偏振干涉成像光谱仪的工作机理和运行方式,从原理上论证了它具有重量轻、体积小、抗震性好、适用范围广、分束光线平行均匀分布、干涉图样清晰、处理简便等诸多优点,为新型可调横向剪切量的偏振干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供理论依据和实践指导。

研制了基于萨伐尔偏光镜的稳态偏振干涉成像光谱仪(SPIIS),阐述了其分光机理。应用光线追迹法以及光线折射率的概念,分析了计算光在双折射横向剪切分束器——萨伐尔(Savart)偏光镜中的传播规律和光线路径;给出了任意角度入射时,萨伐尔偏光镜横向剪切量和光程差的理论计算公式。较目前所报道的,仅给出入射面与主截面平行时横向剪切量的特殊情况,具有更普遍的指导意义;为新型偏振干涉成像光谱仪的设计、研制、调试和工程化提供重要理论和实践指导。

研究利用激光多普勒效应在远距离对一般散射面进行横向位移测量的检测技术。通过在光路中对信号调制，在电路中利用锁相放大器提高信噪比，解决了微弱信号检测的问题。用锁相环路对丢失信号重构，改善了信号质量。对测量原理进行了分析，阐明了进行微弱信号检测和信号重构的机理。