针对大口径光学系统中像差影响超分辨效果的问题,开展泽尼克波前像差对望远超分辨成像系统性能和超分辨局部视场影响的研究。设计四区型位相光瞳滤波器, 在理想光学系统出瞳处分别加入离焦、像散、彗差和球差像差, 逐渐增加幅值, 通过分析不同类别和幅度的波前像差下焦面光强分布变化, 研究超分辨成像性能和局部视场对不同种类像差的容忍程度。结果表明, 离焦可以抑制超分辨旁瓣能量, 提高超分辨倍率, 但对局部视场影响较大; 球差可以抑制超分辨旁瓣能量,增大局部视场; 像散和彗差使光斑圆对称性明显下降, 其中像散对局部视场的影响较为明显; 同时加入适量离焦和球差时, 超分辨旁瓣能量下降, 超分辨倍率提高, 且不影响系统局部视场。据此设计了一个F数为10, 焦距为12 m的大口径光学系统, 通过合理优化球差和离焦剩余量, 实现了超分辨倍率由1.21倍到1.31倍的提升, 最大旁瓣峰值由0.33下降到0.30, 局部视场为38.28 μm。

分析了共焦显微系统（CMS）离焦状态工作时分辨特性的变化，指出了离焦状态是导致CMS横向分辨特性变差的主要影响因素之一。提出并采用了位相型超分辨光瞳滤波技术来改善CMS工作在离焦状态下的横向分辨特性，分析了超分辨光瞳滤波器位置变化对CMS横向分辨特性的影响。理论分析和实验验证表明，位相型超分辨光瞳滤波技术的引入，显著抑制了CMS工作在离焦状态时艾里斑旁瓣的增长，克服了CMS因工作在离焦状态而引起的横向分辨特性下降的缺点。

针对传统的光束整形算法在设计位相型衍射光学元件时效果差的缺点，本文提出了一种适合于位相型衍射光学元件设计的新混合算法。该混合算法是将变尺度BFGS 算法融入遗传算法中，其中变尺度BFGS 算法主要用于局部搜索，同时将罚函数优化准则用于成本函数的构造中。相比于传统的优化算法，该混合算法具有效率高、收敛快和稳定性好等优点。作为一个设计实例，我们分别将传统模拟退火算法和该混合算法应用到高斯光束整形中，进行了数值模拟，为了考察该混合算法的可靠性，设定了衍射效率和信噪比两个技术指标。设计结果表明：该混合算法收敛速度快，设计效费比优，仅需少量的迭代次数就能达到高衍射效率和高信噪比的要求。用该混合算法设计的衍射光学元件，能极大地改善整形效果，在均匀性要求较高的场合有广泛的应用前景。

研究了一种(3,3,2)矩形CC榕树网.根据(3,3,2) CC矩形榕树网的构造原则,得到其网络拓扑结构.然后,提出了(3,3,2)矩形CC榕树网的路由法则,完成了该网络的路径选择.最后,设计并提出了实现(3,3,2)矩形CC榕树网功能的光学实验模块,各级节点开关单元由位相型空间光调制器和偏振分光棱镜组成,级间互连则由光纤实现.分析了(3,3,2)矩形CC榕树网光学实验模块的功能特点,对基本开关单元性能参数进行了实验检测.结果表明,该实验模块能够完成输入信号光的交换和排序等操作,可应用于光通信和光信息处理中.

对于三区位相光瞳滤波器与单透镜系统相结合的系统,分析了在给定斯特耳比S后有、无光瞳滤波器时的超分辨特性,并据此给出了一个模拟计算实例.由于单透镜系统加上该滤波器时旁瓣强度太大,因此将一个特殊光瞳加入共焦显微成像系统实现好的超分辨效果.

提出了一种制作具有预期位相调制度的卤化银乳胶位相型薄全息光栅的方法。它通过分析所拍摄的第一张全息光栅的数据来获得最佳曝光参量,从而使继后的拍摄,在同样的实验条件下能获得所预期的位相调制度。文中给出了这方法的理论分析和某些应用。

用振幅矢量作图法研究二元位相元件各级衍射光强的分布规律.并得出了普遍的衍射效率公式，方法简便，物理图像清晰，结果普遍适用。

本文提出了一种新的制作纯位相型计算全息图的两孔编码方法并用实验加以证实.用本编码法制作的纯位相型计算全息图的特点是:(1)可记录、复现任意的复函数光场;(2)光场在全息图的光轴上再现,空间带宽积大,衍射效率高.