光学自由曲面因其表面自由度较大, 可以针对性地提供或矫正不同的轴上或轴外像差, 同时满足现代光学系统高性能、轻量化和微型化的要求, 逐渐成为现代光学工程领域的热点。自由曲面的检测技术已经成为制约其应用的最重要因素, 而目前精密光学自由曲面的检测手段仍然沿用非球面检测方法。本文回顾了近年来的自由曲面检测发展历程, 对目前主流的非接触式检测方法(微透镜阵列法, 结构光三维检测法, 相干层析术, 干涉检测法)进行了重点介绍; 总结了非球面检测方法运用到自由曲面检测中的技术难点, 同时结合这些技术难点, 展望了自由曲面检测的未来发展新趋势, 主要集中在非旋转对称像差的动态补偿、分区域像差的回程误差校准及子孔径拼接技术。

二维 SMS(多表面同时设计法 )设计能实现旋转对称的照明目标，但不能实现像矩形光斑配光要求的非旋转对称的照明目标，为此介绍了一种优化 LED照明的自由曲面透镜三维 SMS设计方法。通过研究三维 SMS方法的设计过程，详细分析了三维初始曲线的选取对于设计效果的影响：可以通过初始曲线的选取来使整个系统具有不同的性质，实现不同的设计要求。通过一个实例设计对三维 SMS方法进行说明，并且通过改变种子肋的选取来得到所需要的矩形照明光斑。结果表明：三维 SMS设计方法在实际 LED照明设计中光线的控制能力强，透镜结构紧凑、效率高，可实现特殊要求的非旋转对称照明目标。

基于单平板的两种旋转特性(绕表面中心法线及绕入射光束光轴旋转),作者提出了一种任意剪切方向的全方位剪切干涉仪,这不仅对于旋转对称光束、尤其对于非旋转对称激光束的定量检测具有十分重要的应用价值。文中描述了该仪器原理、参数及应用实例。

在旋转对称高分辨电子显微系统部分相干传递函数理论的基础上进一步分析和计算了带有像散的非旋转对称系统的部分相干传递函数,并与带有像散的非旋转对称系统的相干传递函数以及旋转对称系统的部分相干传递函数作了比较.