为解决凸双曲面检验中因辅助反射镜的口径过大而导致其加工困难的问题,提出一种可用于检验凸双曲面反射镜的方法。在Hindle法的基础上,利用校正透镜和球面反射镜组成消像差系统,通过设计检验光路缩短了辅助反射镜与待检双曲面镜的距离。该方法不但可以减小辅助反射镜的口径,而且能够维持待检双曲面镜的有效口径不变。根据三级像差理论推导公式,设计口径为800 mm,顶点曲率半径为1800 mm,二次曲线常数为-2.25的大口径凸双曲面的检验光路。对所设计的检验光路进行分析,结果显示:其残余像差峰谷值为0.0003λ(λ=632.8 nm),均方根误差为0.0001λ。这表明该方法可以用于检验大口径、大相对口径凸双曲面,并且具有辅助面口径小、检验系统的长度较短的优点。

利用ZEMAX软件设计了一款大相对口径、长焦距的远心紫外告警光学系统。光学系统包含6片球面透镜,总长约为154 mm。其中光学系统焦距为100 mm,相对孔径为1∶2,视场角为10°。采用具有负折射率温度系数的CaF₂作为负透镜进行热补偿。结果表明:在-10~40 ℃内各视场平均光学调制传递函数在10 lp/mm处高于0.4,最大点列图方均根半径小于50 μm。该系统具有成像质量好、结构紧凑、温度适应范围广的特点,适用于紫外告警相机。

针对传统红外连续变焦系统难以同时满足高变倍比和大相对口径的使用要求, 通过采用复合变焦光学系统结构, 增加传统红外连续变焦光学系统的变焦距范围和相对口径。基于长波红外320×240像元、25 μm×25 μm非制冷焦平面探测器, 设计了一款高变倍比大相对口径长波红外变焦光学系统,光学系统由一个连续变焦部分与两档变焦部分组成, 通过引入衍射光学元件校正长焦端色差, 工作波段为8 μm～12 μm, 焦距变化范围为-9 mm～-272.25 mm, F数为1.4。该系统具有成像质量好、变倍比高、相对口径大、导程小和凸轮曲线平滑等优点。

星敏感器测量精确、漂移小，在当代航天器中得到广泛采用；高质量的星敏感器同时具备高灵敏、宽谱段、小体积、轻重量等优点。为了提高星敏感器的性能指标，需要星敏感器光学系统具有更大的相对口径、更宽的谱段范围和更好的成像质量。衍射光学元件具有特殊的色散和光焦度特性，可以更好地校正光学系统的色差、简化结构和提高成像质量。设计的星敏感器折衍混合光学系统相对口径达到1/1，具有450~900 nm的超宽谱段和小于0.03%的相对畸变。光学系统加工、装调后，对成像质量和畸变进行实测，光学系统最低实验室静态传递函数为0.302（奈奎斯特），最大相对畸变为-0.021%，成像弥散圆直径在14 μm内。光学系统各视场成像质量一致性较好，满足各项技术指标要求。

为满足低成本空间热成像系统重量轻、适应环境温度范围宽的要求, 研制了消热差的大相对孔径中波红外望远物镜, 其焦距为100mm, F数为1, 全视场角为5°。物镜设计采用了匹兹伐结构型式, 仅由两块硅(Si)透镜和一块锗(Ge)的折/衍混合透镜组成, 能够实现-20~+60℃环境温度变化范围内光学被动消热差。对实际加工的红外物镜进行了性能测试, 在一定温度变化范围内, 特征频率处的MTF的数值均大于0.75, 其变化值小于0.05, 表明研制的物镜能够保持稳定的良好成像质量, 具有好的消热差性能。由所研制的物镜和非制冷探测器构成的成像系统具有相对孔径大、适用环境温度范围宽、结构紧凑、成像性能高的优点, 适合于作为低成本微小卫星的有效载荷。

在同轴三反射光学系统基础上,采用视场离轴方式,设计了一个在地球同步轨道上对地观测的空间离轴三反射光学系统.该系统同时具有大线视场和大相对口径的特点,设计结果表明,成像质量达到了衍射极限.

介绍了卡塞格林系统的焦距为6000 mm, 系统的相对口径为1/10,主镜的口径为600 mm,主镜相对口径为1/1.2,主镜的材料是微晶玻璃,背面打有盲孔,质量为原来的50%。由于主镜的相对口径比较大,而且经过轻量化,因此加工难度比较大,在加工过程中在传统方法的基础上对工艺加以改进,采用三点扩九点的支撑方法和四点夹持的方法,最终将主镜加工到了很高的精度。主次镜组合系统的弥散圆直径小于0.02 mm ,用干涉仪检验卡塞格林系统主镜的峰值(PV)为1.23λ,均方根(RMS)为0.18λ。