针对热膨胀率较大的SiC反射镜, 设计了结合A-Frame柔性切向杆侧向支撑结构和机械式Whiffletree轴向支撑结构、具有良好热解耦能力的1.2 m SiC轻量化主镜被动支撑系统。为研究A-Frame柔性侧向支撑机构对主镜支撑面形、热解耦和系统刚度的影响, 利用Ansys软件对支撑系统的支撑效果进行了有限元分析, 而后对实际的支撑系统进行了相关试验测试。测试显示在光轴竖直和水平两种状态下, 使用提出的支撑机构的支撑系统引起的主镜镜面变形误差RMS的变化小于13 nm; 在实验室温度14~23℃下, 检测得到主镜面形RMS最大差异为1.9 nm。利用模态分析仪对该主镜及支撑系统进行的动态测试表明: 系统的一阶固有频率为52.7 Hz, 而理论分析为63 Hz, 且前6阶模态振型与分析一致。得到的分析和测试结果都表明该被动支撑系统支撑效果良好, 且具有较高的支撑刚度和良好的热解耦能力。

为了测量光学成像系统的径向畸变, 采用载频条纹模板, 应用瞬时频率积分法提取因径向畸变而产生的径向调制相位; 推导了条纹径向调制相位与瞬时频率的关系式, 并导出径向调制相位和径向畸变位移关系; 采用小波频率估计提取畸变条纹径向瞬时频率, 并对其进行积分获得畸变条纹的径向调制相位; 应用径向调制相位和立方卷积插值算法对畸变图像进行了校正,得出了详细的理论分析和实验结果。结果表明, 上述方法是可行的。

光栅平视显示器的畸变严重影响对目标的观察、定位、测量与分析, 其定量测量是装配调试过程中亟待解决的问题。结合光栅平视显示器工作原理及其畸变产生原因,利用光电测量技术对光栅平视显示器的畸变测量进行了深入研究。针对不同原因引起的光栅平视显示器畸变建立畸变测量系统,并对其探测器进行标定;利用标定后的CCD探测器实现对光栅平视显示器的畸变测量,并对其畸变测量不确定度进行了分析。实验表明,该畸变测量系统测量光栅平视显示器相对畸变的测量不确定度为0.5%。

为了测量光学成像像面各个像素的径向畸变大小，提出将小波变换载频条纹相位分析应用于径向畸变测量。采用正弦载波条纹作为测量模板，把径向畸变转化为径向调制相位。应用条纹相位分析导出径向调制相位和径向畸变的转化关系。采用小波频率估计和相位估计提取变形条纹的相位，由于变形条纹中心点是零畸变，中心点的瞬时频率和相位可以计算参考条纹的基频相位。两种基频相位之差就是与所有像素径向位置畸变分布对应的三维调制相位称为径向畸变分布。利用校正公式和立方卷积插值算法对彩色畸变图像进行校正，给出详细的理论分析和实验结果。

为了研究采用星点法的小视场镜头畸变测量，选择星点像中心判读和星点选择两方面作为切入点。针对星点像中心判读，在对比了传统的质心算法的基础上，采用将最大类间方差算法与重心计算相结合的方法以提高星点定位的准确性。针对星点选择，为保证星点定位的稳定性以及畸变计算的精准度，用实验方法分析了星点大小的不同对于畸变测量中星点像定位稳定性的影响，选择整个视场内同一水平线下不同位置的y坐标值均方差为1/71像元的星点进行实验，通过实验测得了实际镜头的绝对畸变和相对畸变。结果表明，该方法测得的镜头畸变精度高，可达到航天级应用要求。

为了对图像畸变进行测量和校正，利用纵向朗奇(Ronchi)载频条纹作为测量模板，通过成像系统获取畸变光栅条纹.运用傅里叶变换对畸变条纹图像进行频谱分析、滤波提取基频信息，直接从畸变图像的中心无畸变区域提取理想条纹像信息.通过相位分析提取包裹相位并解包，获得畸变光栅条纹的径向畸变相位分布规律.将该分布规律转化为径向位置畸变分布规律，并结合双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.实验结果证明该方法是有效的.

为了研究反射式256 pixel×256 pixel纯相位液晶空间光调制器(LC-SLM)的性能,并最大程度地发挥其波前校正能力,建立了泰曼格林(Twyman-Green)干涉仪与移相点衍射干涉仪分别对SLM的相移特性以及静态畸变进行测量,同时使用该空间光调制器对其自身的波前畸变进行补偿。实验结果表明,当应用一个正确的相位灰度值映射并且增加静态畸变补偿后,这个空间光调制器的波前像差的峰谷(PV)值由0.39λ减小到0.23λ,均方根(RMS)值由0.08λ减小到0.03λ(λ=632.8 nm),远场点扩展函数的斯特雷尔比由0.82提高到0.98。因此经畸变补偿后的液晶空间光调制器能够被更好地应用在动态衍射光学元件、波前产生和高分辨、高精度的波前校正中。