为了解决ZEMAX软件拟合计算折射率温度系数经验公式常量时，参量回归计算的折射率和折射率温度系数与实验值存在较大偏差的问题，用1stOpt差分进化法求解折射率温度系数经验公式常量.以氟冕D-FK61和特种火石H-TF3A光学玻璃为例，用该方法求解的λtk常量与其通用数值范围0.08～0.33相吻合，参量回归计算的折射率和折射率温度系数与实测值的偏差分别小于1×10－5、2×10－7/℃.该方法作为ZEMAX软件计算光学玻璃折射率温度系数的有效补充，计算的准确性高，可为热补偿光学系统设计提供准确的光学参量保障.

针对磁光晶体在大功率光隔离器中的应用，结合实际光学元件参数，利用琼斯矩阵分析了隔离度与入射光功率间的关系。提出基于外置材料，对磁光晶体热致退偏效应的补偿方案: 针对两种不同的常见补偿材料，给出了它们的设计参数，并对两种材料的补偿效果进行对比。结果表明，在50 W的光功率下，利用CaF2晶体和SiO2，可分别提高隔离度约15 dB和4 dB。

为了解决高能激光器输出光束的光束质量随时间蜕变的问题，提出了一种主动光学元件的结构，只使用一个驱动器使反射镜的曲率产生可控制的改变，用以补偿高能激光器中增益介质或光学元件因热效应而产生的球差。通过理论模拟计算和实验研究对比验证，这种结构能够使单晶硅基底的反射镜产生微小变形，通过精确控制驱动器，可以使反射镜产生所需要的曲率变化。结果表明，这种主动光学元件可以用于谐振腔内补偿高能激光器中热效应产生的球差项的影响。

探讨了温度变化导致光学系统像面离焦的原理, 介绍了目前国内外典型的消热方法, 分析了光学系统被动式无热补偿的优势, 推导了实现热补偿需要满足的无热化方程组。提出一种光学和机械相结合的无热补偿方法, 采取该方案补偿后的光学镜头在环境温度发生变化时像面与传递函数保持相对稳定, 即光学系统基本实现无热化, 这对红外镜头的无热化设计具有重要意义。

研制了一套由压电陶瓷驱动器、压力传感器、环状力施加机构和控制电路组成的反射镜动态热变形补偿系统用于补偿激光反射镜热变形球差。圆形反射镜在两个同轴不同半径的环形力作用下，其内环区域产生曲率可变的抛物面形变，由此补偿反射镜热变形带来的球差项。对镜体进行了有限元数值计算，建立了变形量与沉积热量与受力的关系。采用口径为100 mm，厚度为8 mm平面反射镜进行了受力-变形以及辐照-受力-变形实验，利用干涉仪对面型进行监测。研究表明，在不同推力作用下，有效区域内变形始终保持抛物面形。给出了推力-面型变化曲线，在225 N推力下，中心最大变形超过3 μm。在不同热沉积量下，镜体中心位移和受力保持线性关系，力-变形系数为0.013 μm/N。

运用光学系统的近轴成像公式，推导出微分形式的物面位于任意位置时热补偿的通用条件，包括薄单透镜、密接薄透镜组和分离薄透镜组等不同情况。推导过程中假设物面位置不随温度发生变化，并且忽略分离薄透镜组中各组分上光线入射高度随温度的变化。利用推导的条件建立了像距的归一化温度变化率与各透镜光热膨胀系数之间的关系，指出所得到的条件具有更加普遍的意义，能够指导机械和伺服控制系统的工程设计，并且在物面位于无穷远时与目前普遍采用的热补偿条件相吻合，即光学系统的光热膨胀系数等于壳体的热膨胀系数。

概述了高平均功率激光器电光开关中产生的热光退偏和波前畸变,介绍了采用KTP和DKDP晶体热补偿电光开关的原理和技术。

采用衍射光学元件除了能减小成像系统的体积和重量外,还具有许多传统光学元件无法比拟的优越性,如消色差和热补偿功能等。本文以实例阐述衍射光学元件在红外成像系统中的应用。