大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一。光电系统中主镜轴向支撑点位置，对面形精度起着非常重要的作用，主镜支撑点位置合理与否，在一定程度上影响着光学系统的成像质量。本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究，利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型，对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化，从而给出了最佳支撑点的位置。优化分析结果表明了，主镜的面形精度满足系统的精度要求，并且轴向支撑对镜面的面形影响较大。

通过将大面阵数字航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部，转动测量机架，使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD靶面上，结合相应的计算公式和测控软件，得出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值，解决了大面阵数字航测相机视场大、不易标定的问题．实践证明该方法是可行的。

针对单组分毒气识别与单组分毒气痕量浓度测量的需求，本文提出了以吸收光谱为检测手段、采用多点测量技术方案的毒气阵列检测系统，并以金属卟啉为敏感物质研制了一种新型的阵列式气敏传感器。重点研究了检测系统的工作原理和两种毒气模拟品的光谱响应模式，给出了响应模式的偏最小二乘法与BP神经网络组合的识别模型和痕量浓度测量的计算算法。实验结果表明，本系统对气态甲基磷酸二甲酯（DMMP）与气态二甲苯（DMB）两种毒气模拟品和沙林、梭曼与光气三种毒气共50个未知样本预测识别的正确率为98％，两种毒气模拟品（DMMP和DMB）的最大相对测量误差为3％。

为满足大气CO2吸收光谱测量的要求,基于成像光谱仪基本工作原理和光学设计理论,设计了一种近红外CO2吸收光谱高光谱分辨率成像光谱仪。它采用简单平面反射光栅光谱仪结构,由入缝、两片聚焦透镜、平面反射光栅及两片成像透镜组成。透镜材料为普通常用光学玻璃,为减化系统结构透镜采用了二次非球面设计。采用ZEMAX软件对近红外光谱仪的光学系统进行了优化设计与模拟分析。最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为1591～1621nm,分辨率〈0.08nm,F数为1.8,满足设计要求。

根据光学补偿变焦距理论，作者设计出光学补偿式步进变焦物镜。和传统的用加倍率镜的方法实现步进变焦相比。这种变焦距物镜有两个优点，一是可以实现高倍率变焦，二是容易消除在变焦过程中产生的像点移动现象。本丈说明了其原理，并给出了变焦倍率为2．5×的一步变焦，16×的二步变焦和8×的三步变焦物镜设计实例。

为了确保LAMOST（大天区面积多目标光纤光谱天丈望远镜）系统准确运转，需要对其焦面板上光纤的位置进行检测。本文即从实际应用的角度出发，阐述了光重心法在LAMOST光纤位置检测中的精度问题。在理论分析的基础上结合实验，具体研究光斑尺寸、相机光圈、光纤端面的发光强度等检测条件，并详细分析了它们与光重心法自身精度的关系。另外，还揭示了因光强变化而产生的“重心偏移”现象。最终，依据实验结果，为实际检测提供了一个最佳的测量条件。

针对某空间光学遥感器的圆形球面反射镜设计了一温升变形调节柔性结构件，对其力学模型及柔节参数进行了理论分析，并采用计算机辅助工程分析技术（CAE）对反射镜组件结构进行建模和仿真分析，以解决反射镜在力学环境下满足结构刚度要求，而热环境下面形精度显著超差的状况，使反射镜结构刚度满足力学要求的同时，具有良好的热尺寸稳定性，达到遥感器成像质量要求。分析结果表明：在柔性结构的调节作用下，反射镜在力和热两种环境约束工况下，面形精度满足成像质量要求，PV值均小于63．2nm，进而说明了这种柔性调节结构在实际结构中是合理可行的。

环境振动严重影响移相干涉测量的过程。在运用光学外差法测得移相干涉仪环境振动信号的前提下，设计了采用高速DSP芯片的振动控制器，它对电压形式的振动信号进行采样，用自适应LMS算法分析振动信号，同时输出反馈控制信号。反馈控制信号驱动PZT光学移相器对振动引起的光程差（或波前相位）变化进行实时补偿。通过这种闭环控制，系统能够对幅频积小于100waves^＊Hz的环境振动进行有效补偿，实验中获得了稳定的移相干涉条纹，保证了光学测试的正确性。

凸轮曲线优化是机械补偿变焦距光学系统后期设计的一个重要环节。只有沿着准确的凸轮曲线控制变焦距系统的活动组份，才能保证有稳定良好的像质。本文提出一种基于ZEMAX的凸轮曲线优化设计新方法。该方法利用ZEMAX宏语言编写变焦距系统凸轮曲线设计程序，得到变倍组和补偿组之间准确的相对位移关系。同时，该程序能够计算出随着光学系统焦距变化的像斑尺寸连续变化曲线，实现在设计凸轮曲线的同时，随着焦距的连续变化，实时了解光学系统综合像质走向。此举对凸轮曲线的合理性提供了至关重要的佐证。

针对传统点扫描OCT系统的成像速度对OCT在实际研究和应用中的影响，本文提出并搭建了一种高速无扫描频域OCT系统，对该系统的成像分辨率、探测深度与各种噪声进行分析，并提出一种新的消除背景噪声的方法。该系统根据频域OCT和成像光谱仪的基本原理和工作特性，采用一种新的干涉光路以线聚焦方式对样品进行高速数据采集。实验结果表明，这种系统无需任何扫描装置就可得到二维层析图像，在对载玻片8mm宽度范围成像时，其速度比传统点扫描方式快两个数量级；利用文中提出的数据处理方法成功将背景噪声消除。