为了满足正弦摆动过程中较高面型精度,实现相关跟踪系统摆镜的高度轻量化设计,在直径110 mm圆平面反射镜的设计过程中引入了基于自适应遗传算法的摆镜结构优化。对背部粘结支撑点的大小进行了计算,同时对摆镜的有限元模型进行了轴对称的简化,提高了优化过程中的效率。介绍了自适应遗传算法结构优化的原理及优越性,并提出了两种正弦振动过程中的面型求解方案。最后将自适应遗传算法的结果与传统算法进行了比较。结果证明,基于自适应遗传算法的摆镜动态参数优化方案正确可靠,具有较高的寻优能力,对类似工程结构参数优化具有一定的指导性与借鉴性。

为考察在外载作用下某镜体镜面面形的变化是否满足设计要求,研究在预紧力及重力作用下镜面面形的变化规律,使用接触非线性有限元方法对镜体组件进行了仿真,采用基于Zernike多项式的光机集成仿真接口程序对面形数据进行了处理,得到了消除刚体位移后表征面形变化的参数和表示刚体位移系数的分布曲线。结果表明在预紧力和重力作用下刚体位移明显,镜面平移占据了刚体位移的主要方面,基于集成仿真技术的面形处理程序可有效地消除刚体位移;预紧力存在在不同方向重力作用下对面形的影响略有不同,与预紧力相比,重力作用对面形的影响较小。在预紧力作用下面形仿真数据对于镜体设计、装调具有一定指导意义,也说明基于接触方法面形仿真的工程适用性。

设计了一套用于大面阵数码相机的全电控快门驱动机构。连杆机构驱动幕帘快门上弦,杠杆机构驱动快门释放。对上弦连杆机构的设计进行了较详细的分析和计算,并对机构在调试中出现的一些问题进行了分析和改进。

与红外连续变焦光学系统相比，红外两档变焦光学系统具有结构简单、装调容易、透射比高等优点。研究了红外两档变焦光学系统的设计方法并给出了具体设计实例，该系统采用轴向移动式变焦方式，设计结果表明，在-20℃-40℃的温度范围内，空间频率141p／mm处，宽视场和窄视场都具有良好的成像质量。

针对高分辨率成像光谱仪的应用要求,对大孔径静态干涉成像光谱仪在不同光照条件下进行了计算分析,表明这种成像光谱仪在能量利用率方面有明显优势.研制仪器的机载飞行试验结果表明,虽然机载试验在2004年12月份进行,太阳高度角在全年中最小,但是图像的个别地方仍会饱和.机载飞行试验进一步验证了干涉成像光谱仪的高通量特性,同时也说明,仪器的地元分辨率指标还有提高的潜力.

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求，对摆镜的减重方式进行了研究．选择SiC材料作为镜体材料，设计了三种镜体结构．使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析，以及频率为100HZ、振幅±0．1mrad时的瞬态动力学分析，并给出了不同镜体结构下的计算结果比较．为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系，在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序．计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求．

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法，利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型并进行了随机振动响应分析，以考察其承受动力学环境的能力。对计算结果行了分析。指出了现有结构中的薄弱环节，提出了改进方案。为摆镜的设计提供了重要参考依据。

为了研究反射镜部件中胶对系统的影响，分析了胶的有限元建模方法，即详细模型和有效模型。采用详细模型对系统进行了模态分析和均匀温升热弹性分析。通过无热化方法确定了胶的厚度，分析了不同面积的均匀圆形胶点和方形胶点对系统性能的影响。为了模拟实际情况中的小均匀点胶，对同一模型中不同直径的胶点进行了分析。分析结果表明：圆形胶点对反射镜的面形影响要比方形胶点小得多；胶点的不均匀件会造成反射镜的面形变化。

与连续变焦光学系统相比，两档变焦光学系统具有结构简单、装调容易、透射比高等优点。针对320×240非制冷焦平面阵列探测器，设计了一个长波红外两档变焦光学系统，系统采用切入式变焦方式，在短焦时切入两片透镜实现宽视场，宽视场时全视场角为31．4°，可用于跟踪和搜索目标；窄视场时全视场角为6．44°，可用于捕获和观察目标。通过引入二元面和非球面，大大提高了成像质量，在空间频率11lp／mm处，宽视场和窄视场都具有较好的成像质量。

针对长波160X120元非制冷焦平面阵列探测器，设计了8～12μm波段折席亍混合红外连续变焦光学系统。该系统采用机械补偿的变焦方式，变焦过程中相对孔径不变，F数为1．0，系统变焦比为4：1，在一定焦距范围内可实现连续变焦。变焦系统仅采用锗材料，通过引入衍射面和高次非球面校正系统色差和轴外像差，在空间频率14lp／mm处，全焦距范围内MTF均在0．7以上，成像质量较好，可以连续变焦，并给出了变倍组和补偿组的变焦运动曲线。