腔长微调节结构在光学谐振器里有重要应用。一种由双楔镜组成的腔长微调节结构被提出，该结构可实现不依赖于腔镜的腔长调节。双楔镜结构由斜面平行对立放置的两个直角楔镜构成，通过在垂直方向上驱动楔镜移动实现双楔镜内部光程改变，进而改变所处谐振腔内光路的光程。双楔镜结构对光程改变量的理论计算公式被建立，根据公式，光程改变量与楔镜楔角大小成正相关关系，与楔镜折射率成正相关关系，与楔镜振幅成线性关系。楔镜的楔角和折射率共同决定双楔镜结构的光程调节效率。经理论设计，楔角29°、折射率1.81的YAG双楔镜结构具有较高的调节效率和较小的光损耗，调节系数为0.53。实验上，以双角锥环形腔为基础，实现了双楔镜结构对腔长的调节，验证确定了双楔镜结构对腔长调节的可行性和有效性。讨论分析了双楔镜结构的变形结构：直角面对立双楔镜结构、基于正楔镜的双楔镜结构、多级双楔镜结构的光程调节性能。对比了双楔镜结构和其变形结构在光程调节效率、光损耗、光路调节难易程度的性能，确定了各种双楔镜结构在实际应用中的优缺点，为双楔镜结构的设计和选择提供了参考依据。

单光楔补偿检测法具有良好的适用性、鲁棒性和灵活性，但是在检测光路中存在多种误差耦合，误差解耦困难，影响了单光楔补偿检测的精度和可信度。针对这一问题，本文提出一种计算全息法(Computer Generation Hologram, CGH)标定单光楔补偿检测光路系统误差的新方法。文中首先分析了单光楔补偿检测法系统误差的来源，并对CGH标定光楔补偿器的可行性进行了分析。结合工程实例，对口径为150 mm的单光楔补偿器设计了CGH，经分析可得CGH的标定精度为1.98 nm RMS，CGH标定后单光楔补偿检测精度为3.43 nm RMS，该精度能够满足大口径凸非球面反射镜的高精度检测要求。结果表明：CGH可以准确标定单光楔补偿器的位姿和检测光路的系统误差，解决了检测光路中误差解耦困难的问题，提高了单光楔补偿检测的准确性和可靠性。使用CGH标定得到Tap#2和Tap#3的检测光路系统误差分别为0.023λRMS和0.011λRMS。

为了实现光纤法布里-珀罗(简称法珀)传感器腔长的解调，提出一种新型光楔式非扫描相关解调系统，对该系统所采用的器件特性及结构进行分析研究。首先，通过模拟不同光谱分布的光源及不同表面反射率的光楔，分析其相关干涉信号并给出系统器件的最优化结构参数。接着通过对比鲍威尔棱镜与柱透镜在线阵CCD上的光强分布特性，实现更均匀的光谱分布。最后，给出解调系统的具体实施方案及数据处理方法。实验结果表明：光源光谱具有高斯分布且谱宽较大及光楔表面反射率 $ R = 0.5$ 时，相关干涉信号特征明显，便于解调。最终解调系统实现在60~100 μm腔长范围内误差小于0.025%的解调。这种光楔式非扫描相关解调方案可以实现光纤法珀腔的传感解调，并可以提高不同类型光纤法珀传感器功率适应性。

为提高激光搜跟器对地目标的搜索范围和成像分辨率，提出了一种机载平台下的共孔径激光搜跟器扫搜和跟踪目标的方法，并进行了光学系统的设计。激光搜跟器采用捷联的方式固定于飞行器上，提高了其稳定性；激光的出射和回波的接收，采用共孔径的R-C式反射望远系统实现，缩小了其整体尺寸，并提高了成像分辨率；扫描搜索目标采用双光楔组件实现，并提高了搜索频率和扩大了搜索视场；给出了双光楔旋转角和出射光偏转角之间的关系。设计结果表明，当系统通光孔径为φ300 mm，焦距为2 100 mm时，总体尺寸为685 mm，可扫描搜索视场为±5°，成像视场为±0.08°，成像点弥散斑最大为2.417 μm，系统MTF值在50 lp/mm时大于0.4，满足成像要求；当目标距离为3 km时，可搜索范围达到526 m，可实现对4 m大小目标的成像，成像分辨率为2″。