由于通光面积减小以及系统共相误差等原因，合成孔径光学系统的成像会出现降质模糊。针对该问题，提出一种基于L₀范数的稀疏先验图像复原方法。对合成孔径系统的退化过程建模，通过统计分析与数学验证，发现退化后图像的暗通道值变成非极小值。基于暗通道理论提出图像复原算法模型，将暗通道和梯度先验以L₀范数的形式作为正则化项进行约束，光学系统阵列结构下计算的点扩散函数作为初始模糊核；最后，使用半二次分裂法迭代求解最终估计的清晰图像。在仿真实验中，不同活塞误差下和多场景下方法均能够提升图像的对比度、还原细节部分，迭代5次复原后的平均峰值信噪比分别达到23.13 dB和23.79 dB，平均结构相似度分别达到0.77和0.80，优于维纳滤波与Richardson-Lucy方法。在合成孔径相机实际拍摄图像的复原中，本文方法仍然能够有效还原退化图像。

衍射光学元件在光学系统中的应用越来越广泛，对衍射结构的加工质量提出了更高的要求。单点金刚石车削可直接加工出高精度衍射微结构表面，但衍射结构的位置误差和表面质量对其光学性能有较大影响。为了提高衍射光学元件的性能，需要精确控制其车削误差。基于此，分析了影响衍射元件加工质量的因素，建立了揭示位置误差、衍射面形状和刀具半径之间的关系的数学模型，揭示了衍射带位置精度影响规律。通过补偿加工提升基底表面质量来提高衍射曲面面形精度。结合仿真模型与粗糙度影响参数，指导车削刀具半径的选取。最后，基于仿真结果，选择半径为0.02 mm的半圆弧刀具加工，最终加工的衍射元件面形误差为292 nm，衍射环带位置误差最大为55 nm，高度误差最大为16 nm，粗糙度为5.6 nm。实验结果表明，该预测模型可以指导衍射光学元件高精度表面形貌的获取，有利于提高光学系统的成像质量，为高精度衍射光学元件的批量生产提供了技术支持，具有广泛的工程应用价值。

等离子体加工技术是近年来发展起来的先进光学制造技术，具有快速缓解或去除传统光学加工方法导致的表面/亚表面损伤，以及高效、高精度和高分辨率修整光学面形的优势。从等离子体光学加工基本原理出发，基于等离子体激发频率与特征对发生器进行了简要叙述；进一步对各研究机构在等离子体加工技术涉及的射流特性、界面物化反应、损伤去除机理、去除函数、加工热效应和工艺定位等关键技术研究内容及成果进行分析，并对等离子体的新型光学加工技术进行介绍。随着研究的不断深入，构建多物理场和化学反应综合作用下的等离子体加工模型，揭示表面等离子体特性分布与去除函数的内在联系，从而建立准确的去除函数模型，是提高修形精度的发展方向，研究热效应控制方法和补偿策略在降低由热效应带来的修形误差方面起到了重要作用。

空间光学相机是高精度系统，其主镜由重复伸展机构支撑到位并实现系统成像。为了提高空间光学相机可重复展收机构的精度，基于Miura折纸原理提出薄膜防护罩折叠方法并进行了参数分析。采用NX/SST仿真软件分析了伸展机构有无防护罩包覆的温度场，研究了主镜安装面在不同温度梯度下的变形规律，利用伸展机构防护罩样机进行了伸展机构可重复展收实验。结果表明本文设计的可重复折展薄膜防护罩的展开角θ_A=120°时，结构已完成接近85%的展开，此时模型形状依然规整，验证了防护罩的随动重复展收功能。通过热分析发现，有防护罩时伸展机构最高温度为12 ℃，最低温度为3.5 ℃，与无防护罩相比，最高温度降低了22 ℃，最低温度提高了51.5 ℃，防护罩有效降低了伸展机构的温度梯度。实验结果表明，伸展机构在进行了10次重复展开试验后，在X方向重复精度平均值的绝对值为0.002 16 mm，Y方向为0.005 96 mm，Z方向为0.003 48 mm。本文设计的伸展机构具有较高的重复展收精度，基于折纸原理设计的薄膜防护罩具有良好的可重复展收、遮光和热控效果，可以有效保证光学相机在空间环境的应用。