为了检测红外瞄具在高低温恶劣环境下对不同波长的红外目标成像可靠性，利用黑体和平行光管组成的光学系统模拟无穷远红外目标，红外瞄具置于高低温环境下，CCD采集红外瞄具对红外目标所成的像，从而判定高低温下红外瞄具成像质量。所设计的平行光管视场大，各波长对应焦平面处在20 lp/mm空间频率下的MTF均高于0.2。同时为了实现快速准确地在检测系统中提供稳定的-55~70 ℃的高低温实验条件，采用一种基于自适应模糊PID温度控制技术。采用自适应因子将模糊推理器和PID控制器相结合，通过在线自调整控制参数，进一步提高了PID控制器的性能和系统的控制精度。实验表明该方法提高了常规PID控制的动态响应过程并保持无静态误差，其控制精度可达±0.05 ℃。

依据大量程红外脉冲式激光测距仪测距性能的检测需求，提出了一种基于MODTRAN数据库的激光回波信号模拟的检测方法。在室内环境下模拟激光测距大气回波信号，以实现对测距仪的测距精度及最大测程两项指标的检测。该方法调用MODRAN数据库计算出GJB2241A中仲裁实验的大气辐射透过率，在此基础上建立回波功率的数学模型，并采用FPGA以及模拟延时器件实现预设延时，使得距离模拟与能量模拟自成回路，实现了测距回波的真实模拟。实验结果表明：设计的回波信号模拟系统可实现50 m~22 km的大量程距离模拟，回波延时精度优于2 ns，最大测程的测准率可达90%，满足了激光测距仪性能测试的检测需求。

为了寻找求解多组元全动型变焦系统更加简单而有效的方法，采用程序法的形式，通过给定初始参数(各组元倍率、间隔)，对目标系统进行初始数据计算；然后通过给定其限制条件(正切差、变焦曲线曲率、视场角和系统总长)作为控制指令对数据进行优化；最终给出满足条件的光焦度分配，并计算出系统各组元数据参数。为了验证该方法的可行性，以四组元全动型变焦物镜为例，计算出了满足条件的系统参数，通过程序给出的初始数据在光学设计软件Zemax 上完成光学系统仿真设计。将程序给出的光焦度分配与Zemax 给出的焦距结果进行了对比，结果表明两者数据非常接近，从而证实了该方法的可行性。

设计了基于AOTF 器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF 器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6 片透镜即实现了25~300 mm 连续12×变焦,并用ZEMAX 软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个波段上在空间频率14 lp/mm 处调制传递函数(MTF)值接近衍射极限,能量集中度大于90%。可用于大多情况下中红外光谱成像分析以及中红外的目标探测及识别。

基于声光可调谐(AOTF)光谱相机的技术指标和性能要求, 采用机械正组补偿方式, 实现了10×可见光波段连续变焦光学系统的设计。详细介绍各组元的光焦度分配和初始结构的计算过程, 并用Zemax光学软件进行设计, 对设计结果进行了像质评价和像差分析, 并对凸轮曲线进行求解。设计和分析结果表明: 该系统在0.38 μm~0.7 μm波段实现了30 mm~300 mm连续变焦, 在空间频率50 lp/mm处调制传递函数(MTF)值最大达到0.7。该系统可工作在可见光波段, 具有变倍比大、变焦曲线平滑的特点, 能够满足光谱相机的成像要求。

为获得红外目标的空间信息和光谱信息，设计了一种用于中波红外声光可调谐光谱相机的光学系统.设计中引入折/衍射混合透镜，在用6片透镜的情况下达到了12×变倍，在长焦处时能识别2 000 m远的目标.采用ZEMAX光学设计软件模拟声光晶体的衍射，在晶体出射面上优化设计了4°的楔角，使-1级衍射光能共轴出射.该光学系统在空间频率17 lp/mm处调制传递函数值最大达到0.7，能量集中度大于90%，能够满足光谱相机用于识别/跟踪目标的要求.

声光可调谐滤波器（AOTF）是一种新型的色散元件，被广泛应用到光谱成像领域，但由于其在调谐时，衍射角会随着波长的变化而变化，造成图像漂移。为了解决AOTF 光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题，采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响，比较发现当入射光极角很大时，必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响，在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系，当入射光极角为28°时，添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明，在光路中添加材料和顶角合适的棱镜，可以很好地消除AOTF 光谱相机中晶体的色散。

以部分相干高斯-谢尔模型（GSM）光束为例，对湍流引起的漂移方差和扩展角进行模拟，综合考虑由光束漂移引起的瞄准误差和光束扩展引起的接收光功率密度的整体下降，对激光通信链路中接收端光功率进行数值计算和分析，找出激光通信系统中最佳发射光束的参数。研究结果表明，湍流大气中激光通信系统最佳发射光束的参数与光束的束腰半径、空间相干长度、波长、传播距离和湍流强度有关。部分相干GSM 光束接收端光功率随着波长、光束束腰、空间相干长度和传输距离的变化存在一最优值。

为了降低变焦距系统设计时对经验的过度依赖，提出用Matlab仿真分析来分配变焦系统各组元光焦度。以组元之间的间隔为初始量，把变倍组的物距作为自由量，通过计算公式求出满足间隔要求的光焦度分配和组元运动形式。并通过Matlab仿真，画出变焦过程中各组元移动轨迹，分析各组元偏角、视场角等因素对系统复杂程度的影响，合理分配各组的光焦度，最后制定出初始结构。对没有经验的设计者，是一种很好的方法。为了验证该方案的可行性，设计一个14×正组补偿型变焦系统，所设计系统优化后的光焦度分配值和计算的结果很接近。

研究了部分相干高斯谢尔模式（GSM）光束的湍流角扩展对接收光功率的影响，对激光角扩展和通信链路接收端光功率进行数值计算和模拟，并定量分析了角扩展对激光通信链路接收功率的影响。研究结果表明，在部分相干GSM光束下接收端功率随着光束束腰半径、空间相干长度和传输距离的增加而减小，随波长的增大而增大。在此基础上，把部分相干GSM光束与完全相干高斯光束进行对比，对比结果表明，部分相干GSM光束因扩展引起的功率损耗小于完全相干高斯光束，在一定初始参数条件下，部分相干光束接收到的功率是完全相干光束的2.65倍。