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。

为了进一步提高双光楔结构中反解算法的计算精度、减少计算时间，本文将正演迭代法与光楔等效矢量模型相结合，提出等效矢量迭代法。首先，根据光楔对光线的偏转作用建立光楔等效矢量模型。接着，利用矢量叠加的方法求解双光楔出射光线的矢量坐标。然后，将等效矢量模型代入双光楔两步逆解算法中进行计算，求解双光楔旋转角度的近似值。最后，利用正演迭代、逐步逼近的思想，提出等效矢量迭代逆解算法，并计算得到双光楔的旋转角度。实验结果表明：该算法的计算精度达到10 μm级别，计算时间在0.1 ms以内。该算法能有效提高计算精度、降低计算时间，在高精度光束指向领域具有广泛的应用前景。

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″。