衍射光学元件的衍射效率是其在设计和应用时需要重点考虑的因素.用标量理论的方法分析可以得到较高的理论衍射效率.然而,标量理论所作的假定限制了其在高频衍射结构中分析结果的精确性,制作上的局限也降低了实际可能的衍射效率.讨论了标量分析的方法,并说明了怎样结合设计实际来实现对衍射效率的提高.

介绍了薄膜压电和电致伸缩形变的测量原理,利用labview技术设计了控制软件,构建了自动化测试系统.通过试验证明该系统能够完成仪器控制、测试过程监测和数据处理等功能.

扫描转镜是现代光电系统中广泛应用的装置。扫描转镜的位置需要精确控制,线阵CCD探测器具有像素高,响应频率高等特点。介绍了以TCD1501C作为光学传感器,利用可编程逻辑器件作为处理单元的角位置测量设计,包括驱动时序、视频输出差分电路、CCD信号检测处理等设计。实现了精度可达到0.02mrad的小角度测量。

高精度扫描控制系统是现代扫描显微系统的重要组成部分，它影响着扫描显微镜对样品的扫描成像质量。提出了一种基于光栅检测的单片机闭环扫描控制系统的设计方案。该系统采用PC上位机发送指令，下位单片机控制扫描工作台的移动，光栅作为检测元件输出脉冲信号。单片机控制电路实现脉冲的计数并计算误差值，控制步进电机进行误差补偿。步进电机的硬件细分驱动，实现了步距2细分、4细分、8细分。实验结果表明该系统的重复定位精度达到0．005mm，满足扫描显微镜对扫描控制系统的要求。

讨论了分数傅里叶变换与菲涅尔衍射的关系,提出球面衍射过程就是一种具有尺度因子的分数傅里叶变换,并应用分数傅里叶变换进行衍射光学元件的设计.

提出了一种利用光的干涉原理测量光滑物体表面粗糙度的方法。该方法采用两光束共光路、同心聚焦扫描可实现表面粗糙度的绝对测量。使用一个半波片改变一路光束的偏振态，避免了传统测量系统中光路具有可逆性的问题，保证了系统的稳定性。使用一个1／4波片使接收端的光束偏振态方向一致，使干涉信号可见度最大。该系统光路结构简单，容易实现。对一标准量块进行了测量，并对光功率计分辨率对测量结果的影响进行了分析，结果表明本系统在实验室现有条件下可以测量轮廓算术平均偏差尺。为0．012μm的粗糙度量块。

从轮廓仪的工作原理出发,分析了影响轮廓仪检测精度的主要系统误差,并以二次旋转非球面为例计算了系统误差对面形检测精度的影响,得出Talysurf轮廓仪在测量时,系统误差对面形误差的影响随顶点曲率的绝对值、口径以及偏心率函数的增大而增大,随定位误差和不重合误差的增大而增大的结论.最后的实验结果证明了该结论的正确性.

运用激光模式耦合理论分析了半导体激光器与楔形柱面光纤微透镜的连接损耗，设计并制作了楔形柱面光纤微透镜用来实现两者的模斑匹配。运用ABCD矩阵方法，对该组件的耦合效率进行了仿真计算和分析，得到了高耦合效率下楔形柱面光纤微透镜的结构参数。该方法可有效地用于楔形柱面光纤微透镜的优化设计。

针对一种折反式光学系统相机遇到的消杂光问题，根据杂光计算结果对相机进行了消杂光设计，通过试验对杂光计算结果进行了验证，试验结果与计算结果吻合，验证了消杂光设计的正确性。进行消杂光设计后，相机的杂光系数满足设计指标要求，有效地减小了杂光对图像质量的影响。

环形透镜暗场落射照明系统越来越多被应用在特型显微镜上。该系统设计的难点是当采用现有的光学设计CAD软件设计计算时，由于环形透镜所具有的焦移特性的影响，难以保证预期的设计效果，也在一定程度上制约了该系统的推广应用。通过理论分析、实验论证和用自编制的照明设计CAD软件进行光线追迹，较好地确定了该系统的焦移量。并在此基础上提出了照明设计CAD与光学设计CAD软件互动迭代的设计方法。