探测低频引力波需要脱离地缘噪声干扰，在空间搭建激光干涉引力波探测装置。太极、LISA、天琴等空间引力波探测任务，计划在几十万到几百万公里量级的臂长上实现皮米级的位移测量精度，以满足引力波探测的要求。在探测任务中，考虑轨道季节性变化和星间激光传输时间等因素，发射光束需要一个超前角度，确保远端望远镜能够接收到光束，从而完成星间激光干涉。针对发射光束需要超前角度的需求，设计并研制了一款用于激光干涉链路中提供超前角度的光束指向机构，即超前瞄准机构。该机构基于将偏转轴配置在反射镜面上的设计理念，采用柔性铰链和杠杆配合的结构形式，利用压电陶瓷自闭环进行驱动控制，实现光束一维高精度偏转。对该机构进行仿真分析，验证其力学特性以及偏转范围。对所研制的机构进行了一系列实验测试，结果表明，该机构偏转范围可达到 $ 709.4 $ μrad，偏转精度可达到 $ {\text{0}}{\text{.44 }} $ μrad，机构偏转引起的光程差优于 ${\text{10}}\;{{{\text{pm}}}/{\sqrt {{\text{Hz}}} }}\;$ (1~10 Hz)。从而验证了该机构设计的可行性，为实现光束超稳高精度偏转提供一定的参考。

为了提高风云三号D星（FY-3D）上搭载的高光谱红外大气探测仪（HIRAS）的辐射定标精度，对HIRAS数据预处理中使用的相位校正模块做了改进。相位校正是预处理流程中的基本处理步骤之一，用于确定干涉图的零光程差位置（ZPD），ZPD是傅里叶变换的中心同时也是傅里叶变换的前提，对反演光谱具有重要影响，但目前业务中使用的相位校正方法只能将ZPD精确到整数采样点，本文基于仪器相位方法将对地观测、黑体观测和冷空观测的光谱相位相互比较，提取出线性相位分量，从而将ZPD精度提升到亚采样级。HIRAS与JPSS-1/CrIS比对结果显示，改进后的相位校正方法使三波段的平均偏差分别下降约0.1 K，0.4 K和0.8 K，三波段的偏差标准差分别下降约0.06 K，0.2 K和1.5 K，同时偏差对目标温度的依赖性也有所降低。改进后的相位校正方法弥补了原相位校正模块的缺点，有效减小HIRAS的辐射不确定度。

为了研究复合结构掠入射板条放大器的热效应，采用在Nd:YVO₄晶体抽运面上键合具有高热导率性能的蓝宝石的复合结构，并建立了相应的热力学模型，对激光介质的温度场分布、光程差（OPD）和热透镜效应进行了详细的理论分析，利用有限元分析软件COMSOL模拟了晶体内部的温度、应变、光程差（OPD）及热焦距的分布情况。结果表明，板条厚度为2 mm、键合层厚度1 mm、抽运功率60 W时，复合结构相对于单一结构最高温度下降了约50 K，晶体中的最大形变量降低超过了1/3，极大地降低了介质中的热效应。

为了实现空间中一定距离的近似等光程光束传输，设计了一种包含离轴椭球面反射镜的波面整形系统。基于几何光学与初级像差理论，结合Zemax光学设计软件，分析了椭球面反射镜圆锥系数、离轴量对像面处光程差的影响；设计了平面-椭球面反射镜和双椭球面反射镜2种光学结构的波面整形系统，并比较了2种结构的公差。分析结果表明：平面-椭球面反射系统和双椭球面反射系统均实现了空间中1 m距离的光束传输，且2种结构系统在3 mm物高视场和孔径角为6°条件下，各视场光瞳之间的光程差分别为0.14 mm和0.04 mm，因此，双椭球面反射结构整形效果优于平面-椭球面反射系统，但双椭球面反射结构对公差的敏感度更高。

针对高速流场下凸台周围的气动光学效应，对不同马赫数下的三种凸台形状周围的流场进行仿真计算，计算得到流场的密度变化，计算了光线经流场传输后的光程差。仿真结果表明：随马赫数增大，光程差逐步增大；同等条件下，不同出射角度对应的光程差不同，凸台存在强烈的尾流区域，从而导致较大的光程差；在马赫数达到跨音速时，凸台顶端也会产生较大的光程差；曲率较小的凸台结构对周围流场的影响较小。