基于多层衍射光学元件的位相延迟表达式, 提出了单点金刚石车削影响下的多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学模型, 并给出了相应的分析表达式.以基底材料分别是硒化锌和硫化锌构成的多层衍射光学元件在近红外波段(1.4~2.5 m)的应用为例进行分析.结果表明表面粗糙度会导致多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的明显降低, 从而降低了混合成像光学系统的成像质量.因此, 单点金刚石车削衍射元件时, 要根据使用需求制定合理的表面粗糙度加工误差.

为了解决离轴虚像系统中像散对清晰度的影响问题,提出了一种在全视场范围内消像散的反射面设计思路,并给出了基于微分方程的消像散反射面的设计算法。设计的消像散面型可以有效地校正系统各视场的像散,减小弥散斑尺寸。将消像散面型应用在视场为60°×40°的离轴虚像系统中,各视场弥散斑半径均小于艾里斑半径。将采用消像散反射面的设计结果与相同参数下采用球面和轮胎面时进行对比,可以发现,在采用消像散反射面的设计结果中,弥散斑均方根半径和像散绝对值小于全视场范围内采用球面时的20%,且小于边缘视场内采用轮胎面时的20%。

由于飞机共形窗口形状非对称且常常相对于其后成像系统倾斜，使得结构最为简单的旋转对称固定校正器无法应用于飞机共形窗口的像差校正。为了最大程度简化飞机共形校正系统结构，提出了飞机共形窗口像差的二级静态校正，使得固定校正器能够应用于飞机共形窗口的像差校正。第一级静态校正，即通过某种静态校正手段首先校正共形窗口在0°沿轴瞬时扫描视场引入的非对称像差，为固定校正器的使用提供条件；从理论上证明了通过对飞机共形窗口内表面进行消像差设计，可以作为一种校正手段实现第一级静态校正。第二级静态校正，即使用固定校正器校正共形窗口引入的随扫描视场变化而变化的动态像差。阐明了飞机共形窗口像差的二级静态校正原理；基于该校正原理，给出了一个设计实例。

现有扫描式机身共形光学系统均使用了动态校正器，但动态校正器的使用会造成光学系统稳定性差且光机结构复杂。为提高机身共形光学系统在实际应用中的稳定性，简化光机结构，提出了一种基于自由曲面校正器的机身共形光学系统静态校正方法。基于飞机应用，利用该校正方法设计了一个瞬时视场为3°、全扫描视场为30°的机身共形光学系统。设计结果表明：通过在倾斜的共形窗口后面加入两个倾斜的静态自由曲面校正器，可使共形窗口引入的静态像差和动态像差均得到校正，整个共形光学系统在各扫描视场位置的成像质量均接近衍射极限。同时，相比于动态校正器，静态自由曲面校正器的使用提升了该系统的稳定性，简化了系统的光机结构。