杂散光是衡量光谱仪器性能的重要指标。本文以荧光检测器中的单色器设计为例,分析了单色器杂散光的主要来源,通过建模及ASAP软件对单色器中杂散光的形成和分布进行了模拟,并通过实验验证了模型的正确性。在此基础上,本文初步讨论了单色器外罩内壁各表面对杂散光的影响及贡献,增加不同的光陷阱结构,并模拟了其对改善系统杂散光性能的效果。

为了实现在同轴度测量中平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）两个量的同时测量，建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算；并通过对系统像差的分析，提出了显著降低物镜像差对测量结果影响的算法。理论和实验数据表明，对于平偏测量范围为±10mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50mm、CCD尺寸为1．6cm的系统，平偏测量精度可达0．02mm，角偏测量精度可达9．5″。因此，该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。

在闪光灯反光罩的设计时,需要对物平面上的光能量分布作出分析,以取得更好的设计效果,通过对照相机闪光灯反光罩空间几何结构分析,建立了相应的数学模型,结合光线追迹的方法,并根据闪光灯反光罩结构的固有特点,对光线追迹过程的整个算法进行了一定的优化,编制出了光线追迹的计算程序.最后用一组实际的数据输入到程序,得到了相应的结果,并分析了所得到的结果,从而验证了光线追迹法在闪光灯反光罩设计中的可行性.

本文从标准椭球面反光镜的成像特点入手,通过对轴外点发出光线的分析,推导了椭球曲面内任意发光点的光线追迹公式;系统地认证了椭球反光镜的设计理论和误差分析,为准确设计反光镜提出了理论基础.

阐述了硬Ｘ射线光学系统的光线追迹过程，处理的光学系统可包含任意数目的镜子、晶体及光阑，镜子或晶体的面形可以各种各样，它们的排列方式可为共主面或相互正交。根据劳厄衍射方程的矢量形式计算光线经对称或非对称晶体衍射后的方向。我们应用Ｃ语言编写了光线追迹程序，它不仅可得到光路中任意位置像面上光线的点列图分布，而用可以计算晶体的摇摆曲线。最后作为例子，我们用此程序计算了一条同步辐射Ｘ射线光束线系统的成像。

针对一种折反式光学系统相机遇到的消杂光问题，根据杂光计算结果对相机进行了消杂光设计，通过试验对杂光计算结果进行了验证，试验结果与计算结果吻合，验证了消杂光设计的正确性。进行消杂光设计后，相机的杂光系数满足设计指标要求，有效地减小了杂光对图像质量的影响。

激光系统往往需要应对复杂的环境气流,同时由于激光扩束系统口径增大,其晶体窗口难以实现,环境气流更容易进入系统内部,从而影响光束质量。针对环境气流对激光扩束系统带来的气动光学效应问题,借助流体力学软件FLUENT对系统内部流场进行CFD求解,得到不同风力等级和进风角度下流场的各种参数分布,再通过Gladstone-Dale关系将流场密度场映射为折射率场,运用变折射率流场的光线追迹法,得到光束在该非均匀流场中的传输路径;最后结合数值分析方法,计算得到湍流场所带来的光学像差。结果表明,环境气流会给主次镜和反射镜周围引入较多涡流,因此不能忽略其光学效应,从而提出了一种增加扩束系统镜筒长度的方法来降低这一影响。镜筒加长0.5 m之后,扩束系统内部的涡流团可以避开光束传输的主要路径,其出口处波像差的RMS值从最初的0. 317μm下降到0.078μm...