采用一对圆锥镜作为整形器来产生准直平行的空心光束，并根据能量守恒定律得到了整形后空心光束的光强表达式，然后基于菲涅耳衍射积分公式仿真了该空心光束在自由空间不同传播距离处的衍射光斑及截面光强分布图，并计算得到了光束质量因子随截断直径与高斯光束半径的比值和遮拦比变化的关系曲线，为实际获得良好光束质量和整形器的设计提供依据。其次，对该系统进行了锥顶角一致性、偏心及倾斜误差对波面误差的影响分析，结果表明，对于同样大小的误差，设计锥顶角较大时得到的整形光束的波面误差较小，有利于增加加工和装调的容差范围，且装调中的偏心误差和倾斜误差具有一定的等效性，通过调整装调过程中的偏心方向和大小，可以在一定程度上抵消倾斜误差的影响，实现综合误差的互相抵消，为实际应用中的圆锥镜组整形器加工和装调提供有益参考。最后，对整形出的空心光束进行近、远场测量，结果表明实际所得到的光束质量因子符合理论计算结果。

通过菲佐型干涉系统、直角圆锥反射镜的一次性测量, 可获得圆柱形光学元件整周的面形信息。为实现高精度的面形测量, 实验装置的校准至关重要, 但由于调整机构的缺陷导致圆锥反射镜和被测圆柱的空间方位难以确定, 距离理想位置的任何位置偏差将给测量结果引入严重的测量误差。为去除该系统误差, 要明确各种失调误差的形成原因, 分析其对测量结果的影响。通过圆柱坐标系下数学模型的建立, 推导出偏移误差和旋转误差的变化公式, 并通过Matlab数值模拟和实际测量对其进行验证。结果表明, 利用误差计算公式可以推导出失调误差系数, 便于进一步的系统误差校正。

在高功率横流CO₂激光器上设计了一种新型激光谐振腔(平-锥腔),实验研究了其输出光束特性,并与平-凹腔的输出特性进行了比较。结果表明:在腔长3m,输出镜光阑直径φ30mm时,平-锥腔的输出光束模式为TEM30模,平－凹腔与平－锥腔的输出光束发散角分别为2.6mrad、2.1mrad,当输出镜失调1.4′时,光斑缺失率分别为16％、8％,当反射镜失调1.4′时,光斑缺失率分别为20％、5％,因此平－锥腔具有较高的抗失调稳定性,而且锥面全反镜的抗失调性能优于凹面全反镜。