为研究金属Al保护、单周期及双周期增强反射膜在5ns脉宽的532nm激光器下的激光损伤阈值（LIDT），采用Comsol软件进行仿真及分析，仿真过程引入SiO2和Ta2O5的拉伸强度（膜层断裂应力）作为阈值条件，得到三种膜系的损伤阈值分别为0.318J/cm2、1.325J/cm2和3.382J/cm2，通过搭建实验平台进行激光阈值测试，采用1-on-1模式，选取50%概率的激光损伤点作为损伤阈值，测得激光功率分别为0.288J/cm2、1.232J/cm2及3.152J/cm2，与仿真结果较为接近，说明采用拉伸强度分析的该类模型更符合实际损伤，为此类膜系在实际应用中阈值的预测提供了理论基础。

选取TiO₂和SiO₂作为高、低折射率材料，采用传统设计方法（将长波通膜系和短波通膜系分别镀制于基底两侧，厚度分别为1.67 μm和8.67 μm）设计了蓝宝石基底宽截止高Q值带通滤光片。为避免膜厚差值过大导致的滤光片面形变化较大问题，重新调配了基底两侧的膜系，优化后两侧膜层的数量分别为49层和50层，膜层厚度分别为5.73 μm和4.22 μm。采用电子束蒸发物理气相沉积法镀制薄膜，并用分光光度计测试了样品的透过率。实验结果表明，样品在通带（521~596 nm）内的平均透过率达到96.59%，在截止区域的平均透过率为0.076%，通带矩形度为0.95，通带两边过渡带的陡度均为0.89%，具有高Q值的滤光片特性。此外，实验曲线和设计曲线的一致性较好，验证了优化两侧膜系结构的有效性。

为了得到不同光源色温的辐射谱, 提出了基于颜色玻璃和镀膜相结合的方法进行色温变换。以3 000 K色温的卤素灯作为标准光源, 将其变换成4 800 K标准黑体辐射色温, 根据目标色温透辐射光谱, 选定QB11作为基底, 为了进一步修正辐射谱线, 选择在QB11基底上镀制光学薄膜。使用Essential Macleod薄膜设计软件设计了以TiO2和SiO2组合的5层膜系, 并进行了优化, 最终得到膜层厚度为353 nm。实验结果表明, 通过颜色玻璃和光学薄膜相结合的方法可有效将标准卤素灯的3 000 K色温变换成标准黑体辐射4 800 K色温, 光谱偏离度质量指数为3.67%。最终的光谱偏离质量指数表明, 通过上述方法进行色温变换效果良好。

影响大口径地基自适应光学望远镜成像的因素很多，为获得近衍射极限的高分辨力成像效果，需要对系统的关键参数进行优化。本文分析了影响地基光学望远镜成像的误差源，建立合理的误差评价模型。并利用仿真的方法对该模型进行了验证，并对湍流条件、望远镜口径、采样频率、变形镜驱动器间距、导星等关键参数进行了优化分析。与仿真结果对比表明：误差模型预测精度在较好的观测条件下能达到30 nm以内。该模型也为自适应光学系统在生物显微成像、眼底成像、激光大气通信等领域的应用提供了参考。

音圈变形镜具有无磁滞、响应快、调制量大等优点，在大口径光学望远镜中已经替代了传统的压电变形镜。为提高音圈变形镜驱动器的效率，本文研究了影响驱动器电磁力和效率的因素，建立了音圈驱动器的三维模型，并利用有限元分析软件对其磁体充磁方向、磁体尺寸、线圈尺寸和驱动器结构等参数进行了有限元仿真分析和优化。结果表明，本文设计的动磁式音圈驱动器输出力可达0.43 N，电机常数可达0.9,输出力和输入电流有良好的线性关系，为音圈变形设计和应用提供了理论基础。

针对7单元音圈变形镜的结构进行了设计, 对镜面进行了力学分析, 并基于有限元ANSYS软件对镜面不同材料及物理参数对最大变形量及镜面应力的影响关系进行了仿真。实验结果表明, 所设计的音圈变形镜在镜面具有优良力学特性的条件下, 基本满足了变形镜对校正量、影响函数等主要性能指标的要求。仿真结果可以为更多驱动单元数的音圈变形镜提供参考。

液晶空间光调制器(LCSLM)在非显示领域有着广泛的应用。利用夏克哈特曼波前探测器对LCSLM的相位调制特性进行测量,结果表明,低阶Zernike模式的线性相位调制范围相对较大,随着调制范围的增加,衍射效率下降明显。对LCSLM用于非球面面形测量的可能性进行初步探讨,为扩展非球面面形检测方法提供一种全新的思路。

理论模拟仿真了基于变形镜与随机并行梯度下降(SPGD)算法的无波前探测自适应光学系统(AOS)。为提高基于SPGD算法的无波前探测AOS的收敛速度,在不降低精度的前提下,对SPGD算法中关键参数随机扰动幅值和增益系数的关系进行了优化。实验发现, AOS存在参数优选区域,且与初始畸变大小有关。进行了理论验证并与模拟退火算法进行了比较,结果表明,SPGD算法收敛精度比模拟退火算法高6.32%,具有更好的收敛速度。

为了克服传统氙灯太阳模拟器成本高、寿命短、功耗大等缺点, 提高太阳电池测试的准确性, 本文首先设计了一种基于11种波段的LED太阳模拟器, 在光谱匹配度、不均匀度和不稳定度上均达到IEC60904-9-2007规定的A级标准。在此基础上, 开发了配套的太阳电池测试系统, 经过光源控制、数据处理、温度修正以及参数计算, 得到太阳电池的电特性参数。实验结果表明, 系统可以准确测得单晶硅太阳电池片的各项参数, 且结果稳定, 从而验证了光源的可靠性及测试方法的科学性。

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响，从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题，本文研究了温度对 512×512 像素的硅基液晶波前校正器（LCOS）的LUT（look-up table）的影响，正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同；实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性，由此计算了对应的LUT，利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合，给出了16~26 ℃范围内的关系式，利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后，对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量，结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响，提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。