在大地测量领域中，经常会遇到需要产生360°环形准直光束的情况，目前采用的方案是将半导体激光器光束准直，准直后激光束垂直入射到45°圆锥面，经圆锥面反射后形成环绕圆锥面的360°环形出射光束。为了解决当前方案结构复杂、装调不便等问题，研究设计了一种自由曲面反光镜，使得整个光学系统仅由半导体激光器和反光镜组成。先将光源当成理想点光源，通过微分几何分析得到自由曲面离散点坐标，继而拟合成自由曲面面型，最后利用软件根据实际光源尺寸大小进行优化设计。仿真结果表明，在半导体激光器发散角为20°、发光面半径为50 mm、焦距为30 mm 的情况下，在10 m 位置能得到亮度均匀、谱线宽度仅为30 mm 的准直光束。

在Preston假设基础上, 研究并推导了光学元件抛光过程中“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数.提出了“花瓣”型截面磨头的离散点弧长表达方法, 并讨论了该方法的适用范围; 基于离散点弧长法, 推导了“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数表达式; 根据可调步长式曲线逼近原理研究了类高斯型目标去除函数的逼近算法; 并得到了类余弦型去除函数的双转子抛光模参量.从而证明了双转子抛光技术可以得到类高斯型去除函数.

为借助飞机姿态角提高跟踪性能，在一种改进的IMM算法基础上，一方面，对飞机处于各运动模型时姿态角的变化规律进行分析，利用姿态角求解角度变化率来实时更新模型集；另一方面，通过在姿态角滤波过程中加入机动检测和极性判别，提升了离散点过程滤波器的输入量测值的精度。之后，提出了一种基于飞机姿态角辅助的交互式多模型跟踪算法。仿真验证了该算法的精度。

本文利用离散点偶极子近似方法(DDA)研究了金和银纳米粒子二维周期阵列的光学性质。研究结果表明二维周期阵列的消光性质及其表面等离子共振(SPR)波长受到阵列内粒子组成材料、粒子形状尺寸、阵列周期和阵列排布方式等因素的影响。对于二维正方阵列, 当周期较小时(一般小于300 nm), 阵列的共振波长主要取决于粒子组成材料和形状尺寸; 当周期与阵列单体的共振波长附近时, 阵列的消光谱中会出现极窄且锐的SPR共振峰, 峰位只与阵列的周期值相关。改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向的周期, 可以方便地调节二维长方阵列的共振峰的峰位和峰宽。

为了实现微型零件轮廓的高精度测量,根据其成像特点,提出了一种基于离散点的轮廓度评价算法——被测轮廓与理论轮廓离散点间最小距离法。首先,提取出被测轮廓的边缘点信息,然后,依据理论轮廓计算出一系列间距极小的坐标点并建立坐标系,将被测轮廓点与理论轮廓点对应,最后将计算得出的每个被测轮廓点到最近理论轮廓点的距离作为该点的轮廓度误差。实验结果证明,测量精度优于2 pixel,此方法可有效地提高线轮廓度的评价精度和效率。