对轴向温度梯度、径向温度梯度对大口径光学窗口面型的影响加以介绍,并运用ansys软件分析大口径光学窗口在两边存在温度差、压力差下的形变.用Zernike系数将ansys软件分析结果与Zemax软件连接,在Zemax软件中仿真光学窗口在15~27°温度范围内6种工况下的形变对平行光管像质的影响.

研制了一种基于柱面坐标系的新型专用非球面坐标测量机，通过测量非球面多条子午截线实现对非球面形的全口径检测。在结构设计方面，采用了龙门框架加回转运动的形式，利用高精度气浮导轨实现水平运动，利用端齿盘实现对工件的精确分度，通过点位测量的方式实现对非球面形的高精度检测。在软件方面，建立了系统的数学模型和柱面坐标系下回转对称非球面形全口径检测算法，并在VC＋＋6．0和Matlab平台上编制了测控软件和数据处理软件。系统最大测量口径为600mm，测量高度为25mm，最小测量步长为1mm，经过系统误差补偿后，系统精度优于1μm，满足了精磨、粗抛阶段非球面形检测要求。试验表明：系统运行良好，精度满足要求，同时具有良好的通用性，可用于非球面精磨、粗抛阶段的检测。

介绍了一种干涉波面的Zernike多项式拟合方法，该方法从构造的正规方程入手并对其进行逐步回归分析，从众多的Zernike多项式模式中选取影响显著的模式。采用仿真波前对本文提出的波面拟合方法进行了验证，结果表明该方法可以得到干涉波面的最优模式组合，有效提高波面拟合的精度，拟合的PV和RMS相对误差仅为1．11％和0．07％。

为了实现光学设计软件和有限元分析软件间数据的相互通信,给出了光机系统集成分析中光机间数据的处理及转换算法。用Zernike多项式作为接口工具,在研究Zernike拟合算法的基础上编制了可视化光机接口程序,并介绍了该程序各模块的功能。以一望远镜反射镜面为对象,进行了光机集成分析,结果表明了该光机接口程序的高效性和通用性。

研究结构和热分析与光学分析之间的数据处理与格式转换.采用Zernike多项式作为接口工具,引入数据传输自动化技术,用Matlab编制了用于数据转换的接口程序,进行软件间的数据传输.以一甚高分辨率空间望远镜的主镜为例进行了光机热的集成分析,对变形后的系统重新优化.仿真结果表明了所用方法的正确性和接口程序的有效性.

对热环境下球面反射镜的镜面热变形进行了数值模拟分析,应用光机热(TSO)集成分析方法,在对光机结构进行有限元分析的基础上,以Zernike多项式为接口工具拟合镜面变形,评估了环境载荷对光机系统光学性能的影响,最后还分析了硅橡胶层对光机系统结构应变能的吸收效用.

针对超薄反射镜径厚比大，自身刚度小，更易受环境变化影响面形精度的问题，本文对一块口径500mm超薄实验镜的主动支撑方案进行了有限元分析，并提出了主动支撑方案。本文包括以下内容：1）利用有限元软件系统建立了500mm超薄镜面的有限元模型；2）利用Zernike多项式几个低阶像差来模拟镜面的制造误差和工作环境变化引起的镜面形变，得到超薄镜面上各点的误差值；3）在分别计算出各个致动器响应函数的基础上，给出了该超薄镜具有最佳主动校正能力的致动器分布的优化方案；4）通过对比不同厚度的超薄镜的主动校正能力，给出了500mm口径超薄镜的最佳厚度。

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图.同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法Zernike多项式和波前像差图.主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔.

补偿器法是测量非球面反射镜面形误差的一种重要的方法。在检测过程中，各个元件之间的调整会带来初级像差，这是影响最终检测结果的一个关键因素。本文以一个1m口径的非球面反射镜为例，首先详述了其面形误差检测的设计和测量过程，然后分析了各个元件的调整会带来相应的初级像差，随后给出了实际检测过程中出现的误区，并对其进行了分析和讨论，结合实际的检测过程得出了相应的判断和消除的方法。最后，分别对300mm、700mm口径非球面反射镜与本文1m非球面镜的检测结果进行了比较，证明了该误区会使最后的检测数据发生变化，从而使最后的检测结果失真，并验证了先判别后消除方法的可靠性。最后利用正确的方法，检测得到1m口径非球面被测镜的RMS面形误差为0．038λ，满足指标要求。

提出了一种针对反射式光学天线的简单椭圆高斯模型来描述局部波前畸变，研究了星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响。理论分析和仿真结果表明：局部畸变半径、畸变深度以及畸变位置是影响捕获精度的主要因素；捕获偏差随着畸变半径以及畸变中心相对于光束中心的距离的增大而增大；随局部畸变深度的增加呈周期性振荡衰减变化，且振荡周期和峰值对应的畸变深度不依赖于其它畸变参数。对口径为240mm的反射式接收天线系统，当遮挡比为0．15时，局部畸变引起的捕获偏差近似可达0．5μrad。为了减小捕获偏差，所需的光学元件的加工精度应远高于0．25λ。