提出一种基于轮廓曲率去噪和仿射不变矩的目标识别方法, 适用于激光主动成像这样的高噪声复杂应用场合。通过计算每个像素及其邻域的轮廓曲率, 判断像素携带的信息量大小, 据此对像素点进行分类。对分属不同类别的像素点, 使用不同滤波参数的 Lee滤波器进行滤波。对滤波后的图像再次提取出轮廓, 计算轮廓的仿射不变矩, 训练分类器进行目标识别。实验结果表明, 本文算法在噪声环境下对目标的仿射变换具有较高的识别率, 并且满足激光主动成像识别系统对于实时性的要求。

1 000 mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量, 本文对主镜的装调技术进行了研究。首先, 对影响主镜面形精度的误差进行分配; 其次, 结合具体的主镜支撑结构的形式, 采用典型装调方法对800 mm口径主镜进行详细的装调研究, 实时测得主镜的面形精度; 最后, 综合分析产生装调误差的来源, 提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000 mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40, 在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。

针对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统的防护问题, 提出了一米量级尺寸的窗镜、镜框的设计、制造和检测的方法。首先, 对窗口材料的性能及强度进行分析, 依据内外压差、自身重量以及旋转惯性力对窗镜强度的影响确定其最小的厚度。其次, 依据指标要求分析设计窗镜、镜框的形变对窗镜等光程差的影响以及其环境适应性。然后, 采用等光程非平面的修磨方法对带镜框的窗镜进行加工及检测。最后, 成功研制出直径φ1 032 mm, 厚度80 mm, 通光口径φ1 010 mm 的融石英材料的窗口玻璃镜, 等光程差为RMS=0.062 8λ@632.8 nm。结果表明, 该窗镜能够对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统进行有效的防护。

根据光整流效应,利用超快激光脉冲泵浦GaSe晶体实现了0.2～2.5 THz的宽带太赫兹辐射输出.禁带中的电子在两个800 nm光子的作用下激发到导带中形成自由载流子,进而吸收所产生的太赫兹辐射,最终导致太赫兹的输出随泵浦功率的增加而趋于饱和.为了研究双光子吸收对太赫兹输出的影响,测量了800 nm处的GaSe晶体的双光子吸收系数,结果为 0.165 cm/GW.通过对太赫兹输出实验数据的拟合,得到GaSe晶体中自由载流子对太赫兹输出的吸收截面为1×10-15 cm2.本文的研究结果可用于优化GaSe晶体在强激光泵浦下的太赫兹转换效率.

针对红外搜索及跟踪系统中折反式光学系统结构复杂，装调困难及成本高的问题，采用了一种一体式折反结构的透镜。在单片透镜的前后表面进行分区域加工，分别镀上内反射膜和增透膜，形成两个反射面和两个透射面，构成折反一体式透镜。将整个光学系统集成在一片透镜上，降低了系统的复杂度和装调难度，提高了系统的稳定性和可靠性。设计了适用于中波红外的紧凑型成像光学系统，远射比达0.62，结果表明该系统像质优良；各视场光学传递函数均大于0.55，接近衍射极限，并且利用二元衍射光学元件在-40 ℃~60 ℃实现光学被动消热差；最后利用单点金刚石车床加工出的样机在不同温度下进行成像实验，结果表明在不离焦的情况下，各温度下成像清晰，满足实际加工和应用需求。

针对表面改性SiC基底反射镜在空间光学系统中的应用, 总结了该类反射镜在国内外的研究现状。概括了碳化硅基底反射镜的发展趋势。介绍了常用的碳化硅材料, 分析了它们的性质。给出了几种常用的碳化硅镜坯制备工艺, 包括成型、改性和不同的抛光技术。通过对国内现有加工工艺和改性技术的分析, 总结出了适应我国的表面改性碳化硅反射镜加工的发展方向。

为获得高表面质量的PVD改性RB-SiC反射镜，解决实际加工中出现的表面缺陷问题，对缺陷的形成机理及处理方法进行了研究。根据Preston假设设计相关试验，推测表面缺陷是由于PVD改性层中的大颗粒结晶受到较大冲击，从而使大颗粒结晶剥落而非对其产生磨削作用而产生的。试验表明: 过高的抛光速度或过高的抛光压力会造成改性层表面缺陷的产生，调整抛光的相对速度及抛光压力等关键工艺参数，可在保持抛光效率的同时有效减少和避免表面缺陷问题的产生。经试验验证，当表面缺陷产生后，通过选择适当的相对速度和抛光压强，改性层去除0.7 μm～1 μm后，可有效修复缺陷，并且无新的表面缺陷产生。

为了提高非链式脉冲DF激光器注入能量和放电稳定性，研究了火花针紫外预电离放电引发非链式脉冲DF激光器的电路特性。通过分析工作气体中SF6分子的碰撞解离及其对电子的吸附过程，得到了电子连续性方程，结合放电回路基尔霍夫方程建立了描述DF激光器放电特性的数学模型。运用该模型模拟了预电离放电电压、主放电电压及电流随时间的变化关系，模拟结果较真实地反映了预电离放电与主放电之间的时间延迟、主电极间的击穿及自持放电等物理过程。利用非链式脉冲DF激光器样机对模拟结果进行了相应的实验验证，测量得到的主、预放电电压波形与修正后的模拟电压波形一致。进而运用该模型研究了主储能电容、延迟电感、锐化电容对放电特性的影响，得到了有助于提高DF激光器放电性能的电路参数。

为了增强玻璃质材料的表面强度，研究了表面强度变化的主要工艺阶段，根据所得表面强度值绘出了工艺变化曲线。分析了表面强度降低的主要原因，提出了相应的解决办法。阐述了用腐蚀法去除应力集中及最大压应力增强玻璃表面强度的理论，并分析了不同去除模式对脆性材料表面强度的影响。最后，介绍了柔性研磨方式，给出柔性研磨方式的工艺控制条件。总结出不同非成像表面相应粗糙度基本要求，并提出了相应的加工工艺办法。实验结果表明，应用去除速率≤25 μm/h及磨料粒度≤15 μm的柔性研磨可以得到类似抛光的表面。柔性研磨方式使表面最大压应力增大，并能够避免危害表面强质的纵向显微裂纹产生，从而提高玻璃的表面强度。

瑞奇-康芒法是大口径平面元件面形检测的有效方法。通过分析检测光瞳到被检平面的位置转换关系以及波像差到面形误差的幅值转换关系, 分别对检测得到的波像差以及干涉仪离焦产生的Power进行转换处理, 利用最小二乘法计算出瑞奇-康芒两角度检测时的干涉仪离焦量, 从而获得被检平面的面形误差分布。实验部分给出了第4项到第37项泽尼克多项式分布形式的被检平面面形误差的仿真检测结果的误差分布, 其峰谷值和均方根值的相对数值误差的平均值分别为6.22%和3.48%, 相对分布误差的平均值分别为28.1%和14.4%; 并给出了一个随机面形误差的仿真检测结果。此波像差解读方法不存在多项式拟合的误差, 适用于任意形状的被检平面通光口径, 具有较高的精度, 达到了实际工程要求。