随着天文观测对空间分辨率性能需求不断提升,迫切需要发展十米级、百米级甚至公里级光学合成孔径的望远镜。传统光学共位相的合成孔径成像技术面临着高精度相位技术的挑战,难以将长基线的合成孔径成像拓展到光学波段。强度干涉的测量方法对相位相对不敏感,为长基线的光学合成孔径提供了可能的技术方案。分别梳理了恒星强度干涉仪、星体散斑干涉仪的发展历程和关键科学问题,并分析了空间强度自关联合成孔径望远镜的技术特点和发展潜力。通过总结三种技术方案的特点,可为我国发展长基线光学合成孔径成像系统提供参考。

单镜头天幕靶配接线阵光源构成等腰三角形探测光幕, 常用作室内靶道速度测量装置, 探测灵敏度直接影响天幕靶测速精度。分析了该类探测光幕的构建及工作原理, 考虑天幕靶光学镜头的边缘效应及照度距离衰减, 建立了灵敏度计算模型, 推导了弹丸穿过光幕时刻遮挡光源引起光通量变化量的计算公式, 以弹丸穿过光轴上某处产生的光通量变化量为参考值进行归一化处理, 得到探测光幕内灵敏度分布规律并进行实弹射击试验验证, 文中的结论可用于指导天幕靶配接线阵光源测速系统的使用和设计。

面向医学检测领域对单色X射线的应用需求, 提出了一种X射线荧光单色仪的多阳极二次靶台结构优化设计方案。计算了不同能段X射线光子在人体皮肤、骨骼、脂肪中的穿透深度, 通过蒙特卡洛软件MCNP计算了原级X射线的最佳靶角、光子产生效率和辐射特性, 优选了阳极靶材料。在此基础上, 通过建立多能量点X射线荧光单色仪的二次靶台结构模型, 计算了不同阳极高压、靶角下二次铜靶的单色X射线转换效率, 量化了其Kα特征谱的占比。研究的相关工作为评估X射线荧光单色仪的辐射特性提供了一定依据。

应用于高重复频率、高功率193 nm准分子激光器会聚光路中的针孔空间滤波器, 除了需要考虑它的材料加工难易、厚度、针孔尺寸等因素外, 还需考虑材料抗激光损伤特性。本文利用激光损伤理论中一维热流模型对无限厚和有限厚不同金属样品在高峰值功率193 nm准分子激光器照射下的损伤阈值进行了分析。结果表明: 铝材料在厚度为12 μm处比其它金属的损伤阈值高, 可达116×1010 W/cm2, 且材料易于加工。利用聚焦离子束技术加工了航空铝材料样品, 得到了厚度为12和15 μm的针孔空间滤波器样品。扫描电镜观察其具有较好圆度和内壁粗糙度, 基本满足剪切干涉仪对针孔空间滤波器的需求。

介绍了太阳模拟器的组成及工作原理。在非成像光学的光学扩展量基础上,对照明系统和投影成像系统进行了光学匹配,并从拉赫不变量的角度分析了能量在整个系统中的传递情况,得出椭球聚光镜、光学积分器和准直物镜这三者的相对孔径相互之间的最佳匹配关系,即三者的相互之间的相对孔径值均为1/4时，满足光瞳衔接原理。计算得到了从物面到像面的拉赫不变量为045，验证了整个光学系统从物面到像面的拉赫不变量守恒,有效地利用了光学系统的光能。

设计了一种应用于瞬时热量标定系统的太阳模拟器光学系统，系统由短弧氙灯、椭球聚光镜和通道反射式积分器组成。介绍了椭球聚光镜的设计准则和限制要求，分析了积分器的工作原理和体均匀性，讨论了辐照面大小要求和安装空间的限制，最后，优化了系统设计并进行了仿真模拟。仿真结果表明，当选用近轴放大倍率为45、积分器管长为85 mm时，若采用7 000 W氙灯，即能够获得3%的均匀性和4 250个太阳常数的辐照强度；若采用5 000 W氙灯，则可在均匀性不变的情况下获得2 980个太阳常数的辐照强度，两者均满足使用要求。

研究设计了航母中线电视监视系统。依据照度、对比度及分辨率要求提出了一套基于电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的光电成像系统。分析了航母中线电视监视系统的舰载稳定平台的精度要求，并探讨了该系统可采用的图像处理算法。分析表明：采用主流的Andor Ixon EMCCD并配合口径为40 mm的光学系统可满足照度、对比度和分辨率的要求；采用Petzval形式初步设计的F/2光学系统，其光学传递函数接近衍射极限；而现有舰载稳定平台技术可以满足指向稳定的需要。最后，分析了形心算法、边缘算子算法在获取着舰机位置和姿态角的应用。该系统具有全天候工作能力，适用于航空母舰的着舰引导。

介绍了折转光管在瞄准系统中的使用位置、结构、工作原理和装调方法，分析了折转光管安装误差和两块平面反射镜之间的装调误差对方位传递精度的影响。使用MATLAB软件编程、计算、绘制出方位传递误差和高低传递误差的统计直方图，其分析结果为折转光管的装调提供了指导数据。计算分析表明，影响折转光管方位传递误差的主要因素是折转光管中两平面反射镜的装调误差，只要两平面反射镜的装调满足技术要求：方位误差≤4″、高低误差≤05′，即使折转光管在3个方向的安装误差极限值达到15°，也可满足折转光管方位传递误差≤10″的设计要求。

介绍了光锥导光装置的优势，分析了影响光锥导光装置耦合效率的主要因素，得出了影响光锥导光装置耦合效率的理论模型误差曲线。以光锥端面反射损耗及光纤辐射损耗为主要误差源，测试了光锥导光装置的耦合效率及误差对耦合效率的影响；采用分光比标定的方法测量导光装置的耦合效率，消除了由于激光器输出能量变化给试验中脉冲能量测量环节带来的影响；根据试验测量数据，拟合出误差对耦合效率的影响曲线，通过与理论误差曲线进行对比，验证了理论模型的正确性，同时测得该耦合装置的耦合效率为7026%。在激光束的入射角度误差＜5°，且在光纤耐受弯折允许范围内甩动光纤的情况下，总误差对耦合效率的影响＜10%，满足实际工程误差的允许范围。该耦合装置已经应用到实际工程中。

YAG飞秒放大器产生的800 nm的飞秒激光作为探测光，经透镜聚焦后通过薄介质样品; 用数字示波器测量样品在透镜焦点附近的透射光强，经过数据处理得到样品的非线性折射率和非线性吸收系数。利用该实验系统，对标准非线性吸收样品Rhodamine 6B进行了测量，计算得到其双光子吸收截面为σ2=68 GM(GM=10-50 cm4 s photon-1 molecule-1)，该结果与其他文献利用不同测量方法得到的结果接近，证明该实验系统的测量结果是正确的，可满足非线性测量的精度要求。