基于互相关算法的双波长共相检测方法在大量程共相误差检测中，存在检测速度慢、精度低的问题。针对该问题，利用卷积神经网络的方法建立拼接镜的平移（piston）误差预测模型，以实现双波长共相检测方法在大量程共相误差下的快速、准确检测。首先，将两波长下的圆孔衍射图像拼接作为卷积神经网络的训练数据。训练结束后，将包含piston误差信息的圆孔衍射拼接图像输入到训练好的模型中，可直接检测出piston误差值。仿真结果表明：基于卷积神经网络的共相方法具有高的检测精度、快的检测速度及较好的抗噪性和泛化能力。该方法为平移误差的测量提供了一种可行且易于实现的方案。

拼接镜共相检测技术是拼接过程和维持镜面质量关键技术之一, 定量测量平移误差(piston)是指导拼接确定性调整的依据, 也是拼接镜面成像质量、望远镜角分辨率的根本保证。为了实现拼接镜平移误差的大量程、高精度检测, 提出了新型双波长共相检测算法, 并基于圆孔衍射与双波长检测理论, 推导得到了双波检测理论量程与波长之间的关系式以及选取模板间隔的最大值与波长之间关系式。在双波长检测中, 针对两半圆间远场图案存在偏心、间隙误差和相机噪声等拼接误差, 理论和仿真分析了间隙误差、偏心误差和相机噪声对双波长检测精度的影响。得到了间隙误差需小于0.2r, 偏心误差需小于0.2r, 信噪比需大于30时, 双波长检测才不会出现误检测。该分析为以后双波长检测实验中误差的选取提供了借鉴。

基于圆孔衍射理论,设计了一套拼接式反射镜的共相误差光学检测系统,并采用双波长窄带共相算法实现对合成孔径拼接镜的共相检测。方案中设计了圆孔掩模板、相位板和微棱镜阵列,通过数值仿真得到子镜间存在一系列台阶差时的圆孔衍射模板图样,再将待测图样与模板图样进行相关匹配,获得当前子镜间存在的台阶差。在将检测方案应用于拼接镜检测之前,通过相位板在光路中引入已知量相位差进行模拟实验,对衍射图样进行采样和匹配;实验结果验证了方案的可行性,可实现对合成孔径拼接面进行较高精度的共相检测。

由基尔霍夫衍射公式得到高斯光束微圆孔衍射的积分式，导出一种解析算式，分析并模拟了高斯光束微圆孔衍射的“再现”与“自再现”，有利于在激光工程、微光学以及微光机电中对激光束的传输变换和调控。

激光在实际应用中常需要进行光束整形以便更好地适应实际需要。先从基尔霍夫衍射公式出发经过适当推理，导出了高斯光束通过微圆孔衍射变换的解析计算式，再分析讨论了高斯光束通过微圆孔衍射时的３种整形变换。利用Matlab软件进行计算仿真实验，给出了高斯光束通过微圆孔衍射的３种整形变换的情形，实验表明了解析计算式的可靠性和高斯光束通过微圆孔衍射3种整形变换的可行性，可将它应用于激光工程、微光学和微光机电中激光束的调控。

根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,给出点源、平面光以及高斯光束照射圆孔衍射的一种数值计算方法，借鉴相关方法推导了这3种圆孔衍射的菲涅耳衍射及其特殊情况下夫琅禾费衍射的解析计算式，并利用Matlab软件模拟了它们傍轴区的衍射场。模拟实验表明：这两种计算方法对这3种常见且重要的圆孔衍射都是有效可行的。

提出了采用单束平面光波照射圆孔与二元相位板组合系统产生蓝失谐空心光阱的新方案,分析了空心光阱的光强分布和相应的光学囚禁势分布与相位板相位值φ的关系,并导出了光阱的几何参量与光学系统参量间的解析关系。研究发现,通过二元相位板的相位调制作用可改善空心光阱的光强分布,产生具有更大囚禁体积和更高有效光强的空心光阱。当用功率100 W波长540 nm的倍频掺镱光纤激光照射圆孔与π相位板组合系统时,对87Rb原子的光学囚禁势可达80.2 μK,该方案不仅装置简单可行,操作方便,而且在冷原子分子物理、原子分子囚禁和生命科学领域,有着广阔的应用前景。

在光束能量传输的分析中,对能量集中度的研究具有十分重要的意义, 能量集中度是评价光束质量的手段之一。采用光强的精确定义给出了经圆孔衍射的非傍轴标量光束能量集中度η 的精确积分表示。对平面波圆孔衍射的能量集中度η随着衍射孔径ρο 和传播距离Z的变化进行了详细的数值计算,结果表明, η随着Z的增加只是在特定条件下才单调减小, η随着ρο的增加不是单调变化, ρο 取某个特定的孔径值时η取得极大值。根据该结果给出了通过控制参数ρο和Z的取值获得光斑最大能量或最大能量集中度的方法。

基于惠更斯-菲涅耳衍射原理以及部分相干光的相干与偏振的统一理论，研究了衍射效应诱导部分相干涡旋光束的偏振度变化.通过理论分析与数值计算表明，部分相干涡旋光束经圆孔衍射后偏振度将发生变化，在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光束的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关.