设计了一款紧凑型刚性支撑式快速控制反射镜(FSM),以适应机载运动平台的高振动、大冲击和高低温等恶劣工作环境。考虑机载FSM的工作需求, 分别对FSM的支撑轴系、驱动元件和测角元件等进行设计与选择。针对刚性支撑轴系设计了轴系间隙调整机构, 提高了FSM系统的轴系精度, 进一步增大了FSM的承载能力; 针对机载FSM研制了专用小尺寸微位移测量传感器, 通过将4个传感器非轴线对称布置, 并利用二次差分的方式实现反射镜位置的实时监测, 进一步减小了FSM系统的体积, 提高了它的测量精度。最后, 对机载FSM的控制带宽和指向精度进行了实验检测。结果显示: 所设计的FSM系统控制带宽约为110 Hz, 方位指向误差不超过3.4″, 俯仰指向误差不超过3.8″, 表明所设计的FSM控制系统稳定、响应速度快、指向精度高, 满足机载运动平台的应用要求。

为了准确评估车载桅杆型光电探测系统在设计阶段的效能, 提出了将与探测系统直接相关的光电分系统、桅杆分系统、载车分系统进行参数综合化来分析系统作战效能的方法。引入模糊综合评估方法, 以专家打分为主要评估手段对车载高架式光电探测系统进行基于总体的作战效能评估研究。将该评估方法应用于某车载高架式光电探测系统, 对其搜索跟踪与引导能力、系统可用能力、系统生存能力进行了量化评估。上述三项指标的效能评估值分别为79、85和87, 而系统总体效能值为82, 这与系统的实际效能基本一致, 证明了本方法具有一定的科学性, 可推广至其他光电类系统的作战效能分析。

为定量分析大尺寸望远镜自身重力对主镜镜面变形造成的影响，采用有限元的手段以非线性分析方法的 ABAQUS软件为研究工具对某大尺寸望远镜主镜组件进行了精确有限元分析。在分析过程中将罚函数的摩擦形式引入至主镜组件的摩擦接触中，分别对组件的球头接触、芯轴接触进行了建模，完成了对于组件 Y向与 Z向的各部分应变分析。分析表明该主镜组件因自身重力作用造成的面形变化非常小， RMS方面的 Y向与 Z向面形变形分别为 16 nm和 13 nm，而主镜绕 X轴倾斜量在 Y向和 Z向分别为 0.5″和 0.02″，完全满足使用条件。该分析为该望远镜的后续研制提供了参考。

紧凑型高精度高可靠性多路激光合束与扩束结构的设计在工程应用中具有非常大的价值。在此背景下创造性地提出一种对基准平台进行分体式铸造，将短、中、长三波段多个激光器安装于长宽高分别为 1 280 mm、990 mm、 815 mm的舱内小空间及具备空间位置调整的紧凑型结构设计方案。对某型激光合扩束主体结构进行了设计，同时对部分重要部件进行了有限元静力学分析。在该平台中各路激光器沿激光出射方向的角度调整量均大于 ±30′，平台总质量为 600 kg。该过渡基准平台系统在承载转台负载的前提下，其受力最大应变量为 0.005 mm。这表明该结构完全能够满足这种激光器的小空间合扩束及调整要求，该方法可以推广到其他光路合束结构设计中。

对透射式和反射式扩束系统应用于高功率激光扩束的优缺点进行了对比研究。采用次镜为凸抛物面，主镜为凹抛物面的无焦卡塞格林系统，运用ZEMAX光学设计软件，按激光扩束系统的扩束倍率和系统的波像差要求，设计出多波段高功率激光扩束系统。对用于高功率激光反射镜的基底材料进行分析，选用无氧铜作为基底材料；采用金增强的膜系设计，膜系从近红外到远红外宽光谱波段激光的反射率均在98%以上。面形精度均方根值优于λ/40(λ=0.632 8 μm)的平面镜作为基准镜，采用光学干涉方法对设计的激光扩束系统进行检测实验，结果表明：该扩束系统的扩束倍率为3.53，波像差为0.206λ，满足多波段高功率激光光束发射要求。