本文从理论上推导出差分探测光学相移时探测器输出信号与光学相移的关系式。对差分探测方法的最优化条件进行了讨论，并分析了此方法的探测灵敏度。从实验前直接探测和差分探测 结果，证实差分探测有更高的探测灵敏度。

为了提高CCD的灵敏度,制造商在CCD上增加微透镜阵列以提高其量子效率。由于微透镜对光线有汇聚作用,要求像方光线入射角不能太大。普通镜头需增加后截距来减小光线像方入射角度,使总长度增长,且效果并不理想。本文提出采用像方远心光路设计航拍数码相机镜头,使镜头边缘视场的像方光线都几乎以0°出射,解决了带微透镜阵列的数码相机对光学镜头的特殊要求。通过像方远心光路设计的光学镜头与普通光学镜头对比,证明了采用像方远心光路设计的镜头具有分辨率高,像面照度均匀性好,长度短,重量轻等优点。

针对变焦镜系统的机械装置的特点和技术要求,采用闭环控制方案.分别采用动态矩阵控制与线性控制两种方法设计控制器.在参数变化和外干扰都不太大的条件下两者性能相近,但采用线性补偿器的线性控制法简单、成熟,故总是优先选用.对象参数变化大和受到较大扰动时,两者性能不同当时间常数增大一倍时,线性系统的最大超调由8%变到21%,动态矩阵控制法的最大超调由6%变到9%;在斜坡扰动作用下,线性系统的误差与时间成正比,而动态矩阵法的误差为0.002.因此,在对象参数变化和扰动都比较大时,应当采用动态矩阵控制方法,它能使系统在动态性能和稳态误差两方面都具有良好的鲁棒性.

极紫外投影光刻（EUVL）两镜微缩投影物镜通常采用Schwarzschild结构和平场结构。本文分析了这两种结构在EUVL不同发展阶段的设计特点，并依据有限距反射系统像差理论，从解析解出发，设计了两套平场两镜系统，分别用于对分辨力为70nm、无遮拦、环形视场扫描曝光系统及目前研制的EUVL 32nm技术节点小视场曝光系统的研究。系统设计指标满足极紫外投影光刻要求。

介绍了采用机械补偿方式的变焦距镜头模块化设计方法，采用设计方法使得在确定变焦镜浆的初始结构时，不但步骤简化，而且操作简单方便。同时对相关的几大模块的用法作了简单的介绍。

介绍了计算机化 X光影象仪 ( Computerized Radiography,CR)的基本组成及其特点 ,论述了 CR系统中 X光图象数据采集的方法及技术指标 ,并以硬件和软件相结合的方法 ,实现了对 X光图象数据的实时采集和存储 ,经长时间的实验表明该方法是可行的 ,完全满足技术指标要求。

TDI CCD相机辐射定标的目的是建立输入辐亮度和探测器数字化输出之间的关系,为相机提供调光参数。本文推导了辐射定标的原理,并针对特定的TDI CCD相机在应用光学国家重点实验室里使用积分球对其进行了基于光谱辐照度灯的辐射定标,标定了TID CCD相机响应的线性度、TDI CCD相机响应分别与增益和级数的关系,根据实验结果我们得到了在不同的辐亮度值下的增益和级数参考值,从而确定了TDI CCD相机的调光参数,并给出了标定的误差和各项误差源的影响。

提出了一种基于Fabry-Perot板干涉的角位移测量新方法.此方法采用函数近似,只需将初始入射角确定在40(到50(之间,即可由角位移与干涉信号条纹数变化间的函数关系,高精度测量角位移.解决了采用F-P板干涉法测量角位移需精确确定入射光初始角的问题.使用计算机处理采集的干涉信号,对干涉条纹进行细分,实现干涉信号相位测量的高分辨力.理论模拟和实验结果得出本方法可以实现精度为10-5rad数量级的角位移测量.该方法的测量装置采用带尾纤的半导体激光作为光源,由自聚焦透镜准直,出射光束直径为0.5mm,使探测头为小光斑.该装置结构简单,能实现小型化.

径向哈特曼像质检测系统（RHTS）是一种新型的大口径光学检测系统，在室内不用大口径标准平面镜就可以实现光学系统的检测。目前，RHTS存在测量时间长、图像采集数据量大、以及在测量过程中，温度、噪声等周围环境的不稳定因素对系统的测量结果影响严重等问题。在测量大口径光学系统的过程中，基于对该系统控制流程的分析，本文提出了动态测量控制方案，设计出满足该动态测量所需要的控制电路，并采用新的数据采集处理方法，实现了径向哈特曼的快速动态测量，减少了系统测量时间。

提出了基于光学多普勒效应和外差方法设计的可判向光纤位移干涉仪，装置采用光通信行业中已经发展成熟的器件，主要有带尾纤的半导体激光器、1×2光纤耦合器、三端口环形器、光纤探头、3×3光纤耦合器、探测器以及示波器等构成。在原有结构的基础上，增加了光纤放大器和光纤滤波器，大大提高了信号光光强。结合李萨如图形给出了可判向光纤位移干涉仪的信号处理方法。利用该干涉仪测量了压电陶瓷的振动，实验表明能够测量的最小振动峰峰值为0.43μm，并根据实验分析了干涉仪测量微位移的一些制约因素。研究表明，制约干涉仪测量微位移能力的主要因素是3×3光纤耦合器的非理想性，如3×3光纤耦合器输出干涉信号的位相差不恒定。