浸液光刻投影物镜的数值孔径目前已经达到1.35，这对与之匹配的照明系统光瞳测量提出了十分苛刻的需求，为此设计了一种用于照明光瞳测量的傅里叶变换物镜。分析了傅里叶变换物镜应该满足的畸变要求，并针对照明光瞳测量实际需求分析了傅里叶变换物镜的正弦条件偏离的阈值，采用对不同视场角预留不同负畸变值的方法，实现了一种傅里叶变换物镜光学设计，采用5块透镜、1种光学材料，满足照明光瞳测量对正弦条件偏离阈值的要求，成像质量接近衍射极限，并对傅里叶变换物镜逆向光路也进行了分析计算。通过傅里叶变换物镜光学设计的具体实例，证实了通过对不同视场角预留不同负畸变值设计方法的有效性，利用该方法可以获得满足实际照明光瞳测量要求的傅里叶变换物镜。

通过结合电磁波在周期性纳米材料中的传播特性以及阿贝完备成像理论中的阿贝正弦条件，提出了一种快速测试光子等频图和能带结构的测试技术和光学检测系统。将无限筒长显微物镜作为一种把波矢空间直接转换到实空间的变换器件,并通过配备二维面阵CCD的光栅光谱仪实现了对周期性纳米材料的等频图和能带结构的一次性拍照，真正实现了方便、快速和无损的探测技术。利用自行搭建的测试系统对用自组装方法制备的二维周期性纳米材料进行了相关光学测试，通过实验测试结果和相关理论计算的对比验证了系统的可行性和可靠性，从而说明该光学系统在研究周期性纳米材料的光学特性方面具有一定的优势。

对一百年来沿用的传统像差理论提出了新的见解和修改意见，指出转面倍率与像差系数表达式中的问题。