f-theta透镜作为激光扫描系统中必不可少的部件, 对系统工作面尺寸、测量速度、测量精度等起着决定性的作用。为改变以往f-theta透镜扫描范围小、工作波长单一等不足, 设计出了一种工作于486 nm~656 nm波段的广角f-theta透镜。通过初级像差分析, 确定系统的初级结构参数, 利用光学材料的不同色散性能分配合理的光焦度来进行色差校正。设计结果表明: f-theta镜头像散值在像差容限范围内满足平像场要求, f-theta镜头系统最大色差为3 μm, 线性畸变误差值不超过0.015%, 光能利用率接近90%, 聚焦性能接近衍射极限, 满足多工作波长、高精度激光打标机的实际需求。

渐进多焦点眼镜片能够同时满足视远与视近的需求, 其应用日益广泛.本文介绍了渐进多焦点镜片的设计与评价方法, 在此基础上通过对镜片面形方程及球面度方程求解偏微分, 构建了渐进多焦点镜片光焦度分布与面形误差的关系模型.根据国家标准规定的镜片有效区域实际屈光度与名义值差值小于0.1D的要求, 对加光度为2.0D(6.0D~8.0D)的渐进面面形误差进行了实例分析.应用给定的面形误差结果进行实验加工的镜片, 经分析后实验输出的光焦度变化符合所设定的国家标准要求的范围, 进一步验证了面形误差与光焦度分布关系模型的正确性, 为渐进多焦点镜片加工的面形控制精度提供理论依据.

为了寻找求解多组元全动型变焦系统更加简单而有效的方法，采用程序法的形式，通过给定初始参数(各组元倍率、间隔)，对目标系统进行初始数据计算；然后通过给定其限制条件(正切差、变焦曲线曲率、视场角和系统总长)作为控制指令对数据进行优化；最终给出满足条件的光焦度分配，并计算出系统各组元数据参数。为了验证该方法的可行性，以四组元全动型变焦物镜为例，计算出了满足条件的系统参数，通过程序给出的初始数据在光学设计软件Zemax 上完成光学系统仿真设计。将程序给出的光焦度分配与Zemax 给出的焦距结果进行了对比，结果表明两者数据非常接近，从而证实了该方法的可行性。

通过将单芯单模光纤与多芯光纤纤芯对准熔接后，再在多芯光纤任意位置进行热熔融拉锥，实现多芯光纤光功率的高效耦合注入和光功率在各个纤芯中分布比例的控制，解决了由于多芯光纤结构特殊引起的光源光功率难于直接注入的问题。基于光纤耦合模式理论建立多芯光纤各纤芯之间的耦合模方程，得到各个纤芯中光功率变化与耦合长度之间的变化曲线，并与实际耦合实验结果对比，验证此方法的可行性。研究结果可为多芯光纤光学器件的发展提供潜在的应用价值。

研究了偏心激励多模聚合物光纤横截面的光功率分布。用光线追迹法计算了不同的激励源偏心距离和光纤长度时,光纤出射端横截面的光功率分布,并用二维CMOS图像探测器阵列进行了测量。数值计算和实验测量的结果均表明随着激励源偏心距的增加,光功率分布由光纤轴心向外偏移并形成环状;光功率分布在圆周方向的均匀性随着光纤长度的增加而趋于均匀。对中心激励的弯曲光纤光功率分布的测量结果表明,当弯曲曲率半径远大于临界曲率半径时,光功率分布无显著展宽,光功率分布随曲率半径的减小而向曲率外侧偏移;当光纤弯曲半径接近于临界曲率半径时,光功率分布显著展宽。