液晶偏振光栅是一种基于几何相位原理的新型光栅器件，可以通过调控液晶光轴的空间分布来实现对入射光相位、偏振态等的调制。传统的液晶偏振光栅在正入射及波段范围较小时可以达到很高的衍射效率，但其在宽波段范围内难以保持很高的衍射效率，大角度入射时衍射效率下降明显。多层扭曲结构的提出使这些问题可以得到解决，但引入了新的问题，如何精准控制扭曲角及厚度的大小。基于此问题，本文提出了一种新型的基于琼斯矩阵的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度的测量方法，使用差值拟合的方法消除了由于整个波段折射率变化引起的误差，可以准确得到液晶片的扭曲角和厚度。分析了扭曲液晶片和扭曲液晶偏振光栅的异同，基于扭曲液晶片的测量结果可以得到相同条件下制备的液晶偏振光栅的扭曲角及厚度。实验结果表明：对厚度的测量误差小于2%，对扭曲角的测量误差小于±0.5°。该方法能够快速和方便地实现对扭曲角及厚度的精准测量，有很高的测量准确性及稳定性，并分析了手性剂的浓度和扭曲角之间的关系，对扭曲液晶偏振光栅的制备方法提供了理论依据。

针对亚米级高分辨率遥感影像中机场识别算法存在的定位精度和识别准确率低的问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的高分辨率遥感影像机场识别算法。首先，使用双三次插值算法对原始影像进行下采样处理并转为灰度图，进行模糊增强以得到预处理图像。其次，利用Canny算子提取灰度图边缘信息并使用概率Hough变换提取其中的直线，通过判断平行线存在与否对直线区域进行初步筛选及合并。再次，对合并后的区域利用深度卷积神经网络进行判别以得到相应区域的识别概率值。最后，通过分析概率值得到机场目标。对某卫星两种高分辨率遥感影像数据进行实验，得到识别率100%、定位准确率87.53%的实验结果，证明了所提算法的有效性和通用性。

针对亚米级高分辨率遥感影像中机场识别算法存在的定位精度和识别准确率低的问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的高分辨率遥感影像机场识别算法。首先，使用双三次插值算法对原始影像进行下采样处理并转为灰度图，进行模糊增强以得到预处理图像。其次，利用Canny算子提取灰度图边缘信息并使用概率Hough变换提取其中的直线，通过判断平行线存在与否对直线区域进行初步筛选及合并。再次，对合并后的区域利用深度卷积神经网络进行判别以得到相应区域的识别概率值。最后，通过分析概率值得到机场目标。对某卫星两种高分辨率遥感影像数据进行实验，得到识别率100%、定位准确率87.53%的实验结果，证明了所提算法的有效性和通用性。

为了定量研究相位差波前探测技术(phase diversity technique, PD)对波前探测和图像重建的精度, 本文分别进行了数值模拟以及相关实验。数值模拟中采用了均方根(root-mean-square, RMS)分别为0.1λ~0.5λ的五组随机畸变波前, 获得其退化的焦面图像和相应的离焦图像信息, 利用PD技术对其进行波前探测和图像重建, 波前探测的残余误差RMS值均达到了10－5λ水平, 重建图像在分辨率和对比度上有明显提升。搭建了基于液晶空间光调制器的实验系统, 利用液晶空间光调制器来定量施加随机的波前像差, 可以有效解决湍流屏数据难以量化的问题。同样将PD技术应用于本实验所采集到的退化焦面图像和相应离焦图像, 对于RMS值为0.306λ的随机波前像差, 探测波前的残余误差为0091λ, 图像重建结果与模拟结果高度一致, 本文列举并分析了可能造成实验误差的多种因素, 同时为该技术应用于液晶系统积累了技术基础。

基于等效应力法分析了温度变化对反射镜面形准确度的影响.对反射镜粘接处施加一定量的径向强迫位移约束, 使其受到与热应力大小一致的应力作用, 在该强迫位移约束下反射镜面形变化与热应力作用下反射镜面形变化基本一致.对直径为70 mm、厚度为15 mm的反射镜进行粘接实验, 用ZYGO干涉仪测定温变前后反射镜的面形变化.当温度由20℃降到16℃时, 反射镜面形峰谷值和均方根值的变化量分别为0.005λ和0.002λ(λ=632.8 nm), 理论计算的峰谷值和均方根值变化量分别为0.004λ和0.002λ；当温度由20℃升高到30℃时, 反射镜面形峰谷值和均方根值变化量分别为0.013λ和0.006λ, 理论计算的峰谷值和均方根值变化量分别为0.012λ和0.004λ, 实验值和模拟分析值基本一致.

设计了基于高精度直线驱动器和曲柄滑块机构的高精度二维角度调节机构，以实现2 m口径望远镜中哈特曼探测器与自适应光学系统间的高精度对准与自动化调节。依据光学设计分析得出调节机构分别需满足±1°的调节范围和6"的调节精度。根据哈特曼探测器的外形结构和调节机构的整体布局，选择了调节机构中的主要参数，对整体调节机构进行了初始设计并分析了它的精度和动态特性。利用自准直仪设计了调节机构的检测系统，对设计的调节机构的调节范围、精度和动态性能进行了实际测量。结果表明: 哈特曼探测器调节机构在俯仰和扭摆方向上的角度调节量均约为±1.2°，调节精度分别为0.43″和2.1″，均满足设计要求，为哈特曼探测器的高精度探测奠定了基础。

以平行排列液晶盒作为液晶空间光调制器的模型，求解Erickson-Leslie方程，得到相位调制量为2π时的响应时间公式。通过理论计算，作出不同电压下盒厚与响应时间的关系曲线，确定了最佳盒厚的存在，并且表明最佳盒厚与响应时间随驱动电压的增加而减小，且变化量逐渐减小；电压由5 V增至10 V时，响应时间的变化量达到最大，缩短了10.62%。实验测得三个不同厚度液晶盒的响应时间随电压的变化曲线，结果表明，驱动电压增加，响应时间缩短，在5 V增至10 V的过程中响应时间变化量与理论值接近，且电压增至15 V甚至更高电压时，响应时间基本不会再变化。此外，同一电压下，相对最佳盒厚相同厚度变化量，厚盒的响应优于薄盒。

在包含碳化硅核壳微球的向列相液晶中, 理论计算发现在13~13.2 μm中红外波段范围出现了负折射率。由于强烈声子激化共振产生大的介电常数, 碳化硅微球在13.1 μm附近产生负磁导率。通过确定壳层材料的等离子参数, 获得了负折射率。电磁模拟解释了负介电常数和负磁导率产生的机理。