为了实现在同轴度测量中平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）两个量的同时测量，建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算；并通过对系统像差的分析，提出了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1．6cm的系统，平偏测量精度可达0．02mm，角偏测量精度可达9．5″。因此，该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。

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″．

设计了一种激光靶心冲击波观测镜的光学系统．用反射式光学系统代替折射式光学系统，解决了普通玻璃在200nm端透过率较低的问题．反射镜不引入色差，有利于系统在200～800nm谱段消色差．为消系统轴外像差，反射系统选型为对称式．反射镜全部采用球面镜，为消反射镜以及平板玻璃窗带入的球差，引入校正镜（材料JGS1），在满足要求的条件下，控制折射镜的厚度，使系统色差满足瑞利判据的色差允差，得到了良好的成像质量．

基于激光多普勒频移效应研制了一套应用于惯性约束聚变（ICF）研究的任意反射表面干涉测速系统（VISAR）。采用532nm的照明激光设计了一套光谱带宽为0．2nm的光学系统，通过合理选材，保证了光学系统的防辐射性能；基于光学膜系设计，滤除了526nm的强干扰打靶激光以及其它波段的杂散光；采用模块化方法并设计光学铰链进行模块对接，简化了系统调试的复杂程度；利用激光对干涉仪粗调，再利用白光精调，实现了零程差调试。设计的系统光路总长为6．3m，物方视场范围为φ1．0mm，放大倍率为5×、10×；静态实验显示，干涉条纹平直、调制度达到0．67以上，物方分辨率达到5．3μm。目前，该系统已成功地在神光-Ⅲ原型装置上进行了动态实验。

分析了系统杂散光的来源，得出非成像光束对系统影响较大、平板玻璃窗产生的鬼像不容忽视的结论。针对传统作图法设计遮光罩的针对性不强，且追迹不同入射角的光线繁琐、容易遗漏的问题，本文提出一种逆向追迹法，依据光的可逆性，在像面处设置点阵面光源，每一点都发出充满系统孔径的光束，在物面设置足够大的探测面，使之有充足的余量记录所有到达物方的光线，利用该方法可以在探测面上直观地区分出非成像杂散光。有针对性地设计了具有特殊要求的内外遮光罩，并对遮光效果进行了软件模拟。

介绍了应用于超高压条件下的成像型速度干涉仪技术的光路结构和基本原理，该技术在传统速度干涉仪技术的基础上进行了改进，将收光部分改为成像系统，记录系统使用条纹相机，从而能够诊断高速冲击波信号。给出了全系统的光路图，提出了各分系统的参数要求。针对系统硬件，给出了探针光源、成像系统的基本参数，给出了三点支撑干涉仪的设计图，分析了记录系统的基本参数。对于静态实验，拍摄了静态靶的照片，并对静态靶照片进行了初步的分析：发现可以通过条纹对比度的变化初步判断像与靶的对应程度。

介绍了一种激光核聚变中冲击波观测镜真空密封结构的改进设计,并论述了O形圈的选取以及密封槽的设计方法。在改进设计中采用具有良好压缩和摆动性能的焊接波纹管取代金属波纹管,将原来的动密封改为法兰端面静密封,克服了动密封结构中O形圈与轴之间的摩擦力,提高了真空密封性能,方便了系统装配。改进设计中滑动、转动部件位于真空环境之外,故在部件中使用润滑油不会污染真空环境,使系统调节更加省力。