针对目前舞台灯的光束角可变范围小、照度均匀性差等缺点，在全反射式透镜结构的基础上，基于变焦透镜组原理，设计出一种采用单颗透镜的变焦透镜系统。该系统包括准直透镜和可移动的调焦片，并且使用SolidWorks软件，依次在准直透镜的镜面上进行不规则六边形复眼圆周填充阵列和调焦片的两侧进行六边形复眼圆周阵列设计。经过光学软件LightTools仿真以及实际光照效果检测，此款透镜在匹配S2WP的全彩LED光源后，上述结构能够有效解决RGBW全彩LED光源在舞台灯照明上均匀性和混光差的难题。此外，设计出的舞台灯变焦透镜的光学效率高达87%，可在0 mm~15 mm的调焦范围内，光束角(1/2光强角)的可变范围为4°~53°。

研究一种可以在高横纵比的线形区域形成特定照度分布的LED透镜设计方法, 即分部设计法。全反射部分根据边缘射线原理和斯涅耳定律设计, 采用数值积分迭代法计算, Matlab编程得到全反射部分的轮廓线; 透射部分用试错法设计, 用SolidWorks将全反射部分和透射部分整合出了一款新的拱形透镜。设计的透镜尺寸为25 mm×18 mm×10 mm。模拟与实践结果表明: 透镜匹配扩展光源后, 光学效率高于85%, 半光强角可达9°×135°, 可以在横纵比大于15的线形区域实现均匀照明。

为了满足人们对超广角、大视野的取景需求，运用光学软件CODE V和Zemax设计了一个结构紧凑的用于运动数码摄像机的鱼眼镜头光学系统。该镜头由5片玻璃镜片和3片塑胶非球面镜片组成。设计结果表明，镜头F数为2.2，视场角为240°，系统总长度为23 mm，半像高为2.35 mm，在1/2奈奎斯特频率（178 lp/mm）处所有视场均大于0.15，可以实现高清全景监控。投影检测结果显示，该鱼眼镜头产品的性能满足要求。

为了满足现代手机镜头对高像素、小型化以及无杂散光的要求，采用光学塑料非球面技术以及蒙特卡洛光线追迹法，使用CODEV光学设计软件，设计了1款三单元5×106像素的手机镜头。同时，运用LightTools光学分析软件进行杂散光分析。结果表明，该镜头的F数为2.6，全视场角为72.9°，系统总长为3.1mm。最终组装产品的性能测试结果能满足设计要求，且无不可接受的杂散光。

为了满足汽车倒车需求，设计了一款结构简单、生产成本低廉的广角倒车镜头。镜头为4 片式结构，第1 片为玻璃，其余3 片为塑料，使镜头满足在恶劣环境下工作的要求。镜头F 数为2.8，水平视场为185°，且实验结果显示边缘视场畸变得到较好控制。设计的镜头已经开始量产。

为了满足现代医疗内窥镜对小型化、便携性以及广角的需求，结合现代塑胶非球面和注塑成型技术，使用Zemax 光学设计软件设计了一款超小型医疗用广角内窥镜镜头。该镜头使用了两片塑胶非球面，其光学结构为负正结构形式且分别位于孔径光阑的两侧。设计结果显示：该镜头的F 数为6.0，全视场角为150°，系统总长为3.38 m，镜头外径为2 mm。该设计在1/2 奈奎斯特频率处，各视场均大于0.45。通过对该镜头的测试，其图像清晰，能够较好地观察到人体内部组织的细节，满足医疗使用的要求。

为了满足市场对超薄手机镜头的要求，运用光学软件CODEV，结合非球面理论，设计一款新的超薄800万像素手机镜头。该镜头由4片非球面塑料镜片，1片滤光镜片和1片保护玻璃组成，其中第1片透镜是正透镜，第2片镜片是负透镜，第3片镜片是正透镜，第4片镜片是负透镜，且光阑位于第1片透镜的前面。镜头光圈值F为2.4，视场角2ω为65.5°，焦距为3.731 5 mm，后焦距0.31 mm，镜头总长度为4.6 mm，在最高频率1/2处大多数视场的MTF值均大于0.5，畸变小于2% 。

为了满足市场对微型、简单化手机摄像镜头的需求，运用光学设计软件CODE V，结合非球面透镜理论，设计出用于可见光波段且符合结构简洁、生产成本低的要求的手机定焦镜头。该镜头F数为2.05，视场角为62°，半像高为2.4 mm，系统总长度为5.59 mm。为了使结构紧凑并且最大限度地降低生产成本，在结构设计中采用非球面的塑料镜片。设计结果显示：镜头的适应像素尺寸是1.1 μm×1.1 μm，相应的尼奎斯特频率为454 lp/mm，在1/2尼奎斯特频率处绝大部分视场调制传递函数(MTF)值大于0.4，各个视场的横向像差均小于9.26 μm，均方根(RMS)半径都在艾里斑之内，畸变小于1%，获得良好的成像效果。

利用波长为1064 nm，最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击，并且改变激光能量，获得一系列等离子体特征谱线，结果表明：本实验条件下，获得铜原子谱线不完整，只有5条明显激发谱线，分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理，得出激光不能使铜原子完全受到激发；选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象，发现其展宽线型不同，分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出，同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。

从Wigner分布函数定义和菲涅耳衍射积分出发，导出了洛伦兹光束在束腰参考面、自由空间任一参考面以及ABCD系统出射参考面的Wigner分布函数的解析表达式。作为其典型应用，导出了洛伦兹光束二阶矩的解析表达式。数值模拟了束宽、发散角的变化规律并与相应的高斯光束参数的变化规律进行比较。结果表明洛伦兹光束比高斯型光束更适合作为二极管激光光束模型。