对于含激波等大密度脉动结构气动光学流场,沿着直线路径对折射率积分会带来较大的光程误差.因此,数值求解光线方程进行光线追迹是必要的.与数值求解光线方程不同,元胞自动机(cellular automata,CA)通过给定光线位置和方向变换规则来模拟光线在介质中传输路径.本文基于已有的实验测量、数值仿真所获得的高超声速流场密度场数据,分别采用数值求解光线方程法和CA光线追迹算法进行光线追迹,进而得到光线出射流场后的光程差.结果表明,CA算法对于二维气动光学流场中光线追迹的适用性,且较数值求解光线方程方法具有更高的效率.

复眼照明系统利用复眼透镜，可实现高亮度和较好的亮度均匀性，并且有较成熟的偏振处理方法，在投影系统特别是基于偏振光的投影系统中能提供比光棒照明系统更加高的亮度和好的均匀性的画面，使得光能利用率和图像均匀性有了较大的提高。在对复眼照明系统的原理进行分析的基础上，设计了一种用于投影光机的复眼照明系统，并用Matlab对该系统进行了光线追迹的仿真程序设计。对复眼照明系统的光线追迹进行了仿真。实际应用证明，在LCoS中采用本方案设计的照明系统比光棒照明系统具有更高的亮度和更好的均匀性。

提出了一种仅由接收物镜和CCD构成的接收器，通过物镜位置的调整，可以同时完成平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）这两个参量的测量．通过对系统像差的分析，提出了可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1／1．6inch的系统，平偏测量准确度可达0．02mm，角偏测量准确度可达9．5″．

通过在光程差中增加相位校正项,重新推导了更为完善的压缩器各阶色散解析式。并对压缩器的各阶色散作了光线追迹的模拟计算,得到与解析式完全一致的计算结果,从而验证了解析式的正确性。基于解析式和光线追迹的方法,更加系统完善地对比较常用的Offner展宽器的各阶色散进行了研究,分析了入射角、光栅与凹面镜距离对其各阶色散及剩余各阶色散的影响。同时,还对非匹配的展宽压缩系统的剩余色散的影响因素进行了讨论。

利用光线追迹的方法分析了地平式天文望远镜的几面反射镜在望远镜的竖直轴、水平轴转动时所引起的图像旋转，给出了目标图像旋转与望远镜高低方位角之间的函数关系式。并利用别汉棱镜转像的特性在成像光路中加入了实时图像消旋系统。经试验验证，在不同方位角、天顶距情况下采集的目标图像其消旋残差仅为25arcsec，即使在图像边缘处目标图像的消旋残差也小于0．2像素。

以几何光学的矩阵变换为基础,通过光线追迹的方法,对四象限分光的多透镜成像复杂光学系统进行仿真建模.由所得到的基本参数的关系曲线,优化确定系统的放大镜放大系数为20,分光镜离轴距离为3mm,系统出瞳直径1mm.对复杂光学系统参数的优化提供了新的思路和方法.

提出一种光谱分析仪光学系统的优化设计方法.该方法以光线光学为依据,在光源和光瞳上以高密度取样,将追迹实际取样光线得到的点列图作为评价依据,根据光谱分析系统的评价指标,将整个系统以单色器入口为分界点分为两个子系统,分别对其进行优化设计,研制了对结果的后处理模块,并将其集成到光学设计软件中去.给出了一个原子吸收分光光度计光学系统实例,使用波段为190～860nm.设计结果和样品实验表明,该系统达到0.3nm的光谱分辨力要求.

介绍了哈特曼法检测眼镜片的测量原理及对远轴光线的屈光度补偿，采用哈特曼法对渐进多焦点镜片进行检测。提出了实验总体方案并得到CCD采样图，通过后续图像处理，理论上可以得到镜片的屈光度分布图。结果表明，哈特曼法检测渐进多焦点镜片结构简单，方便可行。

与传统曲面复眼结构不同，提出了在曲面基底上设计非均一微透镜阵列的构想。整个透镜阵列呈环状对称分布，沿径向排列的各级透镜其焦距由所处位置决定，与基底到光探测阵列的距离相吻合。根据几何光学成像原理计算了各级透镜的设计参数并通过光线追迹加以验证。仿真结果表明，这种设计可对全视场在光探测阵列上聚焦，解决了传统曲面复眼边缘视场成像质量急剧下降的问题。同时还论证了采用光刻胶热熔法在曲面基底上制作非均一微透镜阵列的可行性。

蓝宝石覆层之间进行2％掺杂的Yb：YAG，其具有150μm芯高的波导是由耦合到13nm长端面的二极管条在480W的功率下芯泵浦的。泵浦单位可以对瞄准误差与透镜像差进行自定义修正。利用6mm宽和7°的面角，通过ASE损耗与沿TIR捕获的内部路径寄生振荡的竞争对功率进行限制，得到的稳腔和非稳腔输出功率分别为40W和25W。光线追迹结果表明，成功从芯向外耦合ASE所需的面角为20°。在90W功率的初步运转可以得到增加的寄生振动阈值。