针对航测相机对地摆扫成像过程中的动态像移问题，采用两镜望远系统的矢量像差理论，将次镜作为像移补偿元件，通过次镜多维运动实现航测相机的综合像移补偿。次镜在对像移进行补偿的过程中会发生偏心和倾斜，导致次镜离轴，影响成像质量，因此，建立了失调折反光学系统成像模型，研究次镜像差场偏移矢量与次镜失调量之间的关系，并分析次镜多维运动对成像质量的影响。为验证次镜多维运动的像移补偿能力，搭建实验平台对该航测相机进行了实验室内以及外场成像试验。结果表明，采用该像移补偿技术的航测相机动态分辨率可达74 lp/mm，且像移补偿精度优于0.5个像素，达到设计预期。

双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。

反射式高分辨力光学系统是未来机载望远系统的发展方向。当光学系统工作在航空平台，由于受温度变化、振动冲击等因素的影响，光学系统将存在失调误差，需要对其进行空中校正。建立了反射镜失调量与泽尼克（Zernike）系数之间的非线性函数数学模型，采用Bhattacharyya系数方法去除相关性强的失调量，减少空中装调的复杂程度，增加可靠性。经过校正某同轴三反消像散系统，计算结果表明，系统的波像差均方根值（RMS）减小到0.025 λ，与设计值相差小于0.014 λ，满足空中装调需求。

宏观傅里叶叠层成像技术通过在频域中拼接融合低分辨率图像来重建出高分辨率图像，然而移动相机捕获低分辨率图像的过程中极易出现相机位置失配，从而导致重建图像质量降低。提出了一种基于粒子群的相机位置失配校准算法，该方法采用逐点校准策略，在频域中对部分含有低频信息的图像进行校准并更新频谱，然后对全部低分辨率图像进行迭代校准，获取精确位置后通过相位恢复算法重建出高分辨率图像。在真实场景中，传统傅里叶叠层成像算法重建图像的分辨率为4.00 lp/mm，所提算法校准后重建图像的分辨率为5.04 lp/mm，重建图像质量显著提升且校正效果优于同类算法，并且运行消耗时间与同类校准算法相比减少10.9%以上。该算法能有效解决宏观傅里叶叠层成像技术对相机扫描位置精度严苛的需求，提升重建图像质量，减少时间成本。

利用线性和非线性理论研究了电子注偏心对0.22 THz回旋行波管注波互作用的影响。基于色散方程研究了电子注偏心对线性增益、绝对不稳定性的起振电流和返波振荡的起振条件的影响。引入自洽非线性理论，分析了电子注偏心对输出功率和注波互作用效率的作用。同时，在考虑速度离散的情况下，研究了电子注质量对共焦波导注波互作用的影响。结果表明，电子注偏心会导致效率的降低。

重力和温度作用会导致结构变形从而引起副镜姿态失调、像质变差等问题，如何获取副镜相对主镜的失调量是进行副镜姿态校正的关键环节。以2 m环形太阳望远镜副镜姿态校正系统为例，研究了基于小视场波前像差测量的副镜姿态校正方法。针对偏心和倾斜存在耦合，而在小视场中无法通过多视场的波前像差探测实现解耦的问题，分析了采用正则因子约束低灵敏度失调量和直接约束低灵敏度失调量两种方法的校正效果。提出了正则因子对失调量约束的两种实施方案：基于稳定0点位置的失调量调整和相对位置的失调量调整。根据失调量校正的灵敏度矩阵模型、波前探测系统的测量精度以及六杆机构的执行误差，分别从像质补偿效果、失调量求解精度和累积误差三个方面对不同的校正方法进行了仿真研究。仿真结果表明，以一定的正则因子对失调量基于稳定0点位置进行整体约束的校正方案，失调量的求解和系统的像质改善均能取得较好效果，该方法能够将波面均方根误差从0.495 9λ改善到0.006 2λ，且不会在连续的调整过程中引入较大的累积误差，该方案更适用于基于小视场像差测量的副镜姿态校正系统。