面向天基空间探测应用,设计了较大视场(FOV)的超分辨望远成像光学系统。对于含低旁瓣因子五环带纯相位光瞳调制器的系统,分别研究了各类像差及调制器误差对其超分辨参数的影响。指出在超分辨望远成像系统中,非对称性像差需严格抑制,而对称性像差影响较小,且可互相补偿。根据此结论,优化设计了全视场内像质均一、残留一定量球差的宽FOV大口径望远光学基底系统,加入调制器后,其在0.28°视场内具有圆整且十分相似的PSF,超分辨倍率不小于1.25,旁瓣因子小于0.1。基于超分辨望远系统特点,建立了合理的像差容限模型,有效地控制了加工成本与难度。

根据宽视场大相对孔径成像光谱仪的应用要求和技术指标, 采用离轴Schwarzschild望远成像系统和双Schwarzschild光谱成像系统匹配的结构型式, 设计了一个视场为28°、相对孔径为1/2.5、工作波段为0.4～1 μm的机载成像光谱仪光学系统;根据双Schwarzschild光谱成像系统的像散校正条件计算了初始结构参数。然后, 利用光学设计软件ZEMAX-EE进行了光线追迹和优化设计, 并对设计结果进行了分析与评价。 结果显示: 光谱成像系统中心波长和边缘波长88%以上的能量集中在一个探测器像元内;谱线弯曲和谱带弯曲均小于像元的5%, 便于光谱和辐射定标;成像光谱仪全系统在各个波长的光学传递函数均达到0.59以上, 完全满足设计指标要求。该成像系统体积小、重量轻, 非常适合航空遥感应用。

高分辨率大相对孔径宽视场成像光谱仪已成为星载海洋水色遥感等领域的迫切需求，根据大相对孔径和宽视场的研究目标，采用折叠Schmidt望远成像系统与改进型Dyson光谱成像系统匹配的结构型式，设计了一个相对孔径1/1.2、视场3.9°，工作波段0.35～1.05 μm的航天遥感成像光谱仪光学系统。基于像差理论，分析了改进型Dyson光谱成像系统球差校正原理。运用光学设计软件ZEMAX对成像光谱仪光学系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，光学系统在各个波长的光学传递函数均达到0.77以上，谱线弯曲和谱带弯曲均小于6%像元，便于光谱和辐射定标，完全满足设计指标要求，且结构紧凑，非常适合应用于航天遥感。

宽视场大相对孔径高光谱成像仪已成为航空海洋水色遥感等领域的应用需求。根据宽视场和大相对孔径的研究目标，采用离轴Schwarzschild望远成像系统和改进型Dyson光谱成像系统匹配的结构型式，设计了一个视场为40°、相对孔径为1/1.8、工作波段为0.35~1.05 μm的航空遥感高光谱成像仪光学系统。基于像差理论，分析了改进型Dyson光谱成像系统球差校正原理，运用光学设计软件Zemax对高光谱成像仪光学系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，设计的光学系统在各个波长的光学传递函数均不小于0.82，谱线弯曲和谱带弯曲均小于像元尺寸的5%。这便于光谱和辐射定标，完全满足设计指标要求，且系统体积小、重量轻，适合于航空遥感应用。