针对惯性约束聚变激光等离子体诊断系统的特殊需求．提出采用对数型轴锥镜来实现长焦深功能，并采用超高斯边缘匀滑、中心切趾及选择合适的器件参数等方法优化了长焦深器件的性能。模拟实验证明，为了得到满足要求的长焦深、小焦斑、小旁瓣和均匀的轴上及横向光场分布的聚焦光束，对数型轴锥镜的焦深应为3～5mm；元件中心须采用切趾，而且切趾半径应为15～60mm；元件边缘宜采用5阶超高斯匀滑。设计出焦深长达3mm、轴上光强均匀、旁瓣峰值小于中心强度的2％且横向光斑较均匀的长焦深器件，可以满足激光等离子体诊断的要求，并用菲涅耳衍射积分对该元件光场的模拟实验验证了该方法的可行性。

为了研究准单色光照射轴锥镜的衍射特性，在讨论单色平面波照射轴锥镜衍射理论的基础上，利用准单色光可以分解为不同频率单色光线性组合的特性，得到了准单色光照射轴锥镜的衍射光斑的强度分布形式。并根据仿真和实验结果比较了准单色光和单色光产生的衍射光斑强度分布的差异。结果表明，准单色光照射轴锥镜产生的衍射光斑的强度为不同频率单色光照射轴锥镜产生的强度之和，衍射条纹数比单色光的少，离轴方向的光强比单色光的衰减快。

增大光学系统的景深已成为一项有意义的研究主题。根据轴锥镜的线焦特性，阐述了基于轴锥镜的大景深成像系统的基本原理。简单讨论了点光源在透镜前不同位置时系统点扩散函数的形式，并分析出其形状随点光源距透镜距离的改变而变化。利用无衍射光束的形成条件，推导出系统景深的计算公式。对于由半径为15mm，锥角为0．01rad的轴锥镜和焦距为125mm的透镜组成的成像系统，其焦深可达336mm。实验结果表明用轴锥镜能增大光学系统的景深。