为了使遥感相机同时具备大视场搜索和多波段高分辨成像功能，提出了一种成像与搜索模块一体化的遥感相机光学系统。大视场搜索模块采用离轴四反结构，通过推扫的模式对目标区域进行扫描；小视场成像模块通过次镜分光，实现可见光和中波红外同时高分辨成像。各系统复用大口径主镜有效降低了遥感相机的体积和质量。当轨道高度为500 km时，该系统可实现以8 m的地面分辨率对33 km线宽的地面进行推扫搜索，确定目标后，通过调整卫星姿态，使可见光和中波红外成像模块分别以 0.45 m 和 3.2 m 的分辨率对地面目标进行高分辨凝视成像。公差分析结果表明，可见光成像模块、中波红外成像模块以及搜索模块各视场的调制传递函数（MTF）分别在其奈奎斯特频率处（133 lp/mm、20 lp/mm和33 lp/mm）均大于0.2。该系统能够满足实际加工和装调要求，为实现紧凑型空间光学系统的设计提供了一种可行性方案。

文中针对激光前照灯的光学结构设计困难和能量利用率低的问题，以球面最优传输理论为基础，提出了一种新的自由曲面反射器设计方法。该方法基于支撑曲面的结构，针对扩展光源进行了优化，有效抑制了目标照明区外的照度，实现了清晰的明暗截止线。文中根据GB 25991—2010标准，设计了适用于激光前照灯（含近光灯和远光灯）的自由曲面反射器，并使用扩展朗伯光源进行模拟仿真。仿真结果表明，配光屏幕上各测试点和测试区域的照度均符合法规要求，反射面连续光滑，能量利用率分别为96.96%和97.80%。通过实现高能量利用率的结构，减少了汽车前照灯的功耗，利于汽车前照灯的散热设计，延长了激光光源使用寿命，并为设备的生产加工带来便利。

为满足对飞行目标的多维光谱探测和可见光成像需求，设计了一款基于卡塞格林望远镜结构的共孔径光学系统。系统前端由同轴两反系统组成，主镜为抛物面，次镜为双曲面，后端通过平板分光的方式由各子系统接收。在可见光成像端，利用两片柱面镜成功解决了分光平板引起的像散问题，并通过添加反向倾斜的补偿平板，校正了分光平板引起的光轴偏移问题，可实现对距离为0.5~1.5 km、直径为0.5 m的飞行目标进行可见光成像和多波段光谱接收（200~400 nm、400~760 nm及760~2 500 nm）。成像模块各视场在奈奎斯特频率35 lp/mm处均实现了MTF>0.5，趋近于衍射受限曲线，各光谱接收模块也均满足光纤耦合要求。通过无热化设计，该共孔径系统可实现在−20~50 ℃温度范围内正常工作。公差分析结果表明，该系统能够满足实际加工和装调要求。