伴随巡飞弹这一新型**系统的快速发展，巡飞弹载光电载荷设计过程中关于小型化、轻量化、抗过载等多种要求的设计矛盾日益突出。为解决巡飞弹载光电系统小型化轻量化前提下的高效承载问题，建立了一种基于拓扑优化的巡飞弹载光电关键结构设计方法。该方法以结构低阶模态频率和过载工况下的结构柔顺度为设计约束，以质量最小为目标，建立了基于变密度法的拓扑优化设计模型，进而利用Altair HyperWorks软件求解得到关键结构的拓扑布局方案，之后综合弹载光电系统功能要求和零件加工工艺等要求，利用UG软件对拓扑优化结果进行几何模型重构并开展校核分析，最终完成关键结构的优化设计方案。在应用算例中，首先对某巡飞弹载光电关键结构零件光具座的经验设计方案进行了分析，然后利用该拓扑优化设计方法，在主要力学性能保持不变甚至部分性能有所提升的前提下，将该光具座结构成功减重22.4%，有效提高了该巡飞弹载光电系统的轻量化水平和结构承载效能，满足了系统设计要求，同时也表明了该优化设计方法的有效性和实用性,具有良好的推广性。

基于LED光源的低强度光治疗（LLLT）是一项快速发展的非侵入式光治疗技术。相比于激光，LED光疗能轻易产生较大面积的治疗光斑，并且获得与激光几乎一致的治疗效果。在LED光疗仪设计及光疗方案制定时，考虑到边缘光线与皮肤间角度过大会影响光的穿透效果，因此需要一个皮肤模型分析大面积光斑时的光穿透情况。首先，本论文根据皮肤组织的光学特性建立了一个通用的皮肤模型样本。然后，利用蒙特卡洛模拟方法对LED光源发出的光进行追迹，并分析了不同波长、不同发散角的光，在该样本中的光分布和能量吸收情况。最后，根据人体肩部、前臂背侧、臀部三个部位皮肤的参数，与样本模型进行对照，验证模型的可靠性。模拟的最终结果给出了大尺寸LED光斑在皮肤中的传输情况，并且在不同部位皮肤的模拟实验中，均得到需要将光斑发散半角控制在30°以内的结论，为LED光治疗领域提供了重要参考。

稳定精度是光电吊舱稳瞄系统的重要指标，为了减少在稳瞄控制中陀螺漂移对稳定精度的影响，需对陀螺漂移进行补偿。提出一种基于导航系统的光电吊舱测漂和补漂方法，即在光电吊舱测漂阶段，通过机载导航系统的位置数据、姿态数据及吊舱轴角值计算地球自转在平台中的分量，测量出更加准确的陀螺漂移；在稳定控制回路中，通过导航系统分别补偿陀螺漂移及地球自转分量。该方法可将陀螺测漂过程中的地球自转分量和陀螺漂移有效分离，并在稳定控制回路中实时调整地球自转分量，从而提高稳瞄系统稳定精度。试验结果表明：通过对比10 min常规测漂和基于导航系统的测漂结果，稳定控制漂移累积误差中俯仰角由常规方法的1.80°减少到0.04°，航向角由0.77°减少到0.04°。

为了描述完全偏振光在非线性晶体中传播时的偏振态及相位变化，本文基于Ortega-Quijano等人在推导非线性晶体的广义琼斯矩阵时采用的微分广义琼斯矩阵方法，提出了本征广义琼斯矩阵方法。与微分广义琼斯矩阵方法相比，本征广义琼斯矩阵方法使用了更精确的数学技巧，在描述光在非线性晶体中传播的物理过程上更为严谨。解决了微分广义琼斯矩阵不能计算斜入射光或者光轴与实验室坐标不重合时光的偏振变化的问题。首先，根据折射率椭球方程和光的入射方向，计算出非线性晶体中本征光的传播方向和折射率。然后，给出了本征光的本征广义琼斯矩阵。最后，计算了本征光的偏振态和相位变化。本文使用本征广义琼斯矩阵对带有一个奇点的涡旋光在KDP晶体中的传播情况进行模拟计算，计算结果表明，本征广义琼斯矩阵方法能够描述任意入射角度、任意光轴方向的完全偏振光在非线性晶体中的传播过程。