基于规范光学分数傅里叶变换，从光学传递函数概念出发，根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义，应用线性系统理论，分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性，指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。

在用CCD相机进行目标探测时，多数情况下目标的背景具有一定的照度，这个照度会对探测结果产生影响。为了了解背景对探测结果的影响，通过建立CCD相机三维噪声模型及其测试系统，在不同光照条件下对CCD相机的时间噪声和空间噪声进行了测量与分析。给出了测试系统的结构框图和部分测试结果，得到了对CCD输出质量产生主要影响的噪声以及时间噪声和空间噪声随光照度变化的规律。测试结果表明：随着CCD相机光敏面光照度的提高，空间噪声和时间噪声均升高，符合CCD相机的实际性能。

为了实现激光器稳定、可靠和准确的功率输出，介绍一种基于单片机实现半导体激光器功率高稳定的控制系统。该系统以MSP430单片机为核心，根据半导体激光器的工作原理，设计了受控恒流源、温度控制系统和光功率反馈系统等部分。此外，系统还具有激光功率的实时控制、显示和设置以及软开关和软保护等功能。功率稳定采用光功率反馈法，温度控制采用高精度PWM驱动的半导体制冷器。光功率稳定度优于0．25%。

由于大气衰减的影响，非视线散射大气光通信需要使用光学天线以提高对光信号的采集能力，进而增加通信距离。针对非视线大气光通信的需求，利用ZEMAX软件对半球透镜、复合抛物面聚光器(CPC)和卡塞格伦望远镜等光学天线进行了性能分析。分析表明：半球透镜和CPC视场较大，增益值高。利用蒙特卡罗法模拟计算了一定条件下，非视线散射光通信在有无半球透镜或CPC作光学天线时到达探测元件的能量随通信距离的变化。结果表明：CPC聚光能力更强，适合作为非视线散射光通信的光学天线。

提出一种用图像对标定摄像机参数的新方法。传统自标定方法需要先由图像特征计算基础矩阵，该方法则是从图像中提取一组未知长度和长度比的平行直线，以图像中心坐标为主点初值，利用直线的射影不变性先求得摄像机焦距、旋转矩阵和平移向量的初值；再由图像对固有的极线约束来优化摄像机的参数，从而得到高精度的主点、焦距、旋转矩阵和平移向量。使用该方法对图像目标进行三维重建，仿真实验表明：该方法对场景要求较少，原理简单，方法易行，标定摄像机参数精度较高。

高质量的X射线源，尤其高亮度的微纳束斑X射线源是现代X射线光学高清晰成像最为关键的部件之一，在工业无损探伤、生命科学、材料科学等科学研究和实际应用中具有重要的意义。简单介绍了微束斑X射线源的产生方法及发展历史，并对微束X射线光学涉及到的聚焦X射线光学元件(如X射线掠入射反射镜、布拉格法反射镜、多层膜反射镜、多层膜光栅、X射线波带片、毛细管聚焦透镜和复合折射透镜等)的主要特点作了简要的系统介绍。最后展望了微细束X射线在微纳检测与分析等方面的应用前景。

光纤水听器是利用光的干涉信号进行探测的，但随着入射光功率的增加，易发生受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering，SBS)效应，并因而产生噪声，限制入射光功率的增加，极大地影响探测信号。为了抑制SBS效应，提高光纤水听器性能，以Michelson型光纤水听器为例，从实验和理论上研究了SBS及其阈值特性。根据阈值公式分析了提高阈值的方法，着重讨论了光隔离器法对SBS的抑制。最后利用时域有限差分方法对光纤内的入射光、Stokes光和声波的时空分布进行了分析。只要给出初始条件及光纤参数即可得出光纤内各波的时空分布。通过开展抑制此效应的研究，不仅为可调谐相干光的产生提供一个新途径，而且可作为一种有效手段来研究各种光纤系统中的散射特性。

通过一个大尺寸菲涅尔透镜的设计，比较了曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜在光学像差方面的差异。从应用角度看，菲涅尔透镜设计属于准直系统，一般采用平面结构，但由于其成像要求的特殊性，通过运用P－W方法进行分析和比较，结果表明：曲面的设计较之于平面更具优势，并在ZEMAX中分别对2种菲涅尔透镜进行建模，验证了结果的正确性。但这不表明曲面菲涅尔透镜在像差方面一定比平面菲涅尔透镜更具优势，它还与实际应用场合有关，为此，提出了不同的结构参数设计。

共形结构不仅具有良好的空气动力学性能，且不存在由于表面不连续造成的热梯度等问题，因而采用该结构的导弹整流罩更有利于导弹系统作战性能的提高。但共形结构中采用的非球面罩曲面使整流罩表现出许多不同于球形结构的动态特性，这给导引头中光学系统的设计带来很多困难。在分析共形结构一阶特性的基础上，利用矢量像差理论详细分析该结构中初级像差产生的原因及特点，并提出通过控制元件的倾斜和偏心来平衡所有观察视场中像差的方法。软件分析结果表明：加入倾斜偏心元件后可适当放大小观察视场中的像差，共形整流罩在各观察视场中具有较为稳定的像差特性，有效地改善了该结构的成像质量。

理论上分析转镜分幅相机分幅系统放大倍率不一致产生的原因及因素。给出分幅系统放大倍率校正的方法，并以国内普遍使用的FJZ－250型高速转镜分幅相机为例，给出了每一画幅的放大倍率和校正系数。实测结果表明：分幅系统的放大倍率的不一致性与理论计算值差异较大，以校正的数据去分析处理爆轰实验底片，其空间测试精度有较大的提高。