铁电陶瓷的力学性能直接决定了其加工性能和铁电器件的可靠性。目前, 无论是实验还是理论报道的压电陶瓷材料的断裂韧性都与30年前的报道接近, 限制了压电器件在高可靠性要求的情况下的应用。本研究试图揭示可用于优化铁电陶瓷断裂性能的参数。利用单轴压缩方法、裂纹尖端张开位移(Crack-tip opening displacement, COD)技术和单边V型缺口梁(Single-side V-notch beam, SEVNB)技术分别测定三种典型PZT陶瓷的应力-应变曲线、本征断裂韧性和长裂纹断裂韧性。结果表明, 本征断裂韧性与材料的杨氏模量正相关, 说明提高铁电体的杨氏模量是提高其本征韧性的有效途径。长裂纹断裂韧性与本征韧性和非本征铁弹性畴变/相变增韧有关, 说明优化铁电陶瓷的铁弹翻转行为可以改善其非本征效应。软掺杂PZT相较于硬掺杂PZT具有较低的矫顽应力和较高的残余应变, 呈现较强的铁弹性翻转和较高的屏蔽韧性; 在不同PZT材料中观察到的断裂模式也被认为与材料不同的铁弹性翻转行为有关, 软PZT陶瓷呈现沿晶断裂, 铁弹性翻转较弱的硬PZT呈现穿晶断裂。综上所述, 优化铁电材料的杨氏模量和铁弹翻转行为有望提升其断裂韧性。

微光像增强器是夜视领域重要的光电探测和成像器件，它在头戴显示、手持观测和夜间瞄准等方面应用广泛。带有光纤倒像器的超二代倒像式微光像增强器在夜间瞄准系统中应用较为广泛，根据实际应用需求情况，分析倒像式微光像增强器像固有误差中翻转角误差和蛇形畸变对应用中瞄准、行程差测量误差的影响。通过分析说明，像翻转角误差小于30'，蛇形畸变小于30 μm时能够满足中近程瞄准和行程差测量的需求，并研制了检测装置对其误差进行质量控制，解决该问题的同时对该类应用的像增强器生产制造提出了相关质控点。

双脚架结构具有静定支撑的特点，可以隔离机械附加载荷，因此成为大口径空间相机反射镜组件的常用支撑形式之一。在地面装调时，采用双脚架支撑的反射镜的面形因重力作用而下降。空间相机入轨后，随着重力变形的释放，反射镜面形会再次发生改变。有限元分析方法评估反射镜组件的重力误差，其精度难以达到高质量高分辨率成像的要求。同时，反射镜加工过程中使用的重力卸载方案也难以沿用至组件阶段。针对重力误差测试过程中装配误差与三叶像差混叠以及检测光路对球差测试精度不足的问题，提出了翻转与卸载相结合的测试方案。基于不同像差的正交性，可以进行分别测试来逐项获取各像差。通过反射镜组建的翻转测试，分离装配误差与重力误差中的三叶像差。设计一定精度的卸载装置，通过卸载前后的对比测试，得到重力造成的球差等旋转对称像差。采取上述方案可以实现对全部重力误差的实测。利用1.3 m口径高轻量化反射镜组件进行了测试验证，其重力误差面形rms和在轨面形rms分别为0.192λ （λ=0.6328 μm）和0.023λ。