为了提高激光通信跟瞄系统的跟踪性能，增强系统的抗扰动能力，提出基于卡尔曼滤波的单探测器复合轴控制方法。首先，对单探测器复合轴系统原理进行分析，通过误差传递函数验证了解耦算法的可行性；其次，为了改善脱靶量迟滞的影响，同时降低探测器实时处理的要求，提出一种自适应卡尔曼滤波算法；最后，根据探测器坐标系与快速反射镜坐标系之间的旋转变换关系，计算出粗精系统的解耦矩阵，并搭建一套桌面实验系统进行原理验证。实验结果表明：单探测器复合轴在0.1 Hz低频扰动条件下，精跟踪系统的相对位移不会超出反射镜偏转角度的临界值，跟踪误差由2.54 μrad下降到0.86 μrad。解耦控制能够提高系统跟踪精度并增强抗扰动能力。对于以后工程中的实际应用具有一定的指导意义。

为了解决波像差检测中红外检测装置成本过高的问题，提出了一种单探测器红外菲索干涉仪光路设计方法，实现干涉图和对点成像共享同一近红外探测器与系统全部光学元件的货架商品化。基于菲索干涉原理，依据工作波长1 310 nm的近红外光纤激光器和12.8 mm×10.24 mm靶面的近红外探测器选型，结合20 mm口径的测量孔径需求，确立了干涉成像光路的垂轴放大率为1/2，对点成像光路的视场角为±1.2°。结合激光器0.14的数值孔径，确定准直光路的光圈数（F数）需大于3.54。首先计算准直光路、干涉成像光路和对点成像光路的共轭关系确定成像元件的基本参数，选择以索雷博在近红外波段的胶合透镜作为光学元件，考虑单镜组校正像差能力较差的情况，采用双透镜组的方式构建了准直镜和成像镜。然后通过分光镜和反射镜构成折叠光路结构，利用分光镜对光束的分束与合束，以及在对点光路中合理选择中继镜，实现干涉成像光路和对点成像光路对单探测器的共享。最终设计的干涉仪有效口径为20 mm，测量重复性优于λ/100，在保证波像差检测精度与口径的要求同时有力地控制了研制的成本。