提出了一种严格的非线性成像测量大数值孔径（NA=0.55）变倍率极紫外光刻（EUVL）投影物镜偏振像差的方法。首先在变倍率极紫外（EUV）严格矢量成像模型基础上，通过建立偏振像差与空间像频谱的非线性关系，得到非线性超定方程组，并提出一种同步旋转测量的方法，通过构建和训练深度神经网络算法求解严格非线性超定方程组，实现了EUV投影物镜偏振像差琼斯光瞳的高精度快速测量。仿真结果表明，测量精度达到了10^-4λ（λ为波长）量级，该技术将支撑3~7 nm技术节点EUVL质量的在线监控。

为了实现对失稳、快旋空间非合作目标运动状态的测量, 提出一种基于单目相机序列图像的测量方法。根据目标与探测器的投影几何关系, 推导和证明了测量方法的可行性。根据空间光照环境的特点, 给出一种基于MSER特征的图像处理方法, 用于稳定提取目标在图像中的投影角。根据获得的多帧序列投影角值, 通过设定合理的多项式拟合模型, 计算非合作目标的自旋速率。最后通过在轨图像数据, 进一步验证了方法的有效性和测量精度。实验结果表明: 对于某60°/s的快旋非合作目标, 用1 Hz帧频的单目相机观测150 s, 该方法对目标的测量均值为6007°, 测量标准偏差为0.05°/s, 实现了稳定可靠、高精度的空间非合作目标运动状态测量。

扫描狭缝是步进扫描光刻机用于控制曝光剂量的重要单元。随着光刻工艺节点减小到90 nm及以下,光刻照明分系统对刀口半影宽度的测量精度和重复性提出了更高要求。基于此,提出一种基于光瞳像的光刻机扫描狭缝刀口半影宽度测量技术。分析了共面扫描狭缝刀片成像光路,推导得到掩模面半影区与光瞳像的对应关系。搭建了扫描狭缝刀口半影检测系统,并对90 nm光刻机照明分系统的扫描狭缝刀口半影宽度进行测量。实验结果表明,所提测量技术可有效改善光强波动对刀口半影宽度测量的影响,扫描狭缝刀口半影宽度的测量重复性达到0.026 mm,提高了3.46倍(与传统扫描法相比)。该技术可用于高数值孔径浸没式光刻机照明分系统光学半影参数的测量。

研究晴朗天气条件下满月天空偏振模式，分析并探索太阳光和月光天空偏振特性的分布规律。对夜间光源进行分析，以Rayleigh散射理论为基础对满月天空偏振模式进行了仿真。利用成像式全天空偏振光测试系统对太阳光、暮光和满月月光的天空偏振模式进行了测试，通过偏振模式中的特殊点中性点和子午线方向进行对比分析。结果表明：晴朗天气下满月偏振模式与仿真结果基本一致，符合Rayleigh散射理论；暮光偏振模式同时受到月光和太阳光的影响；当太阳高度角和月亮高度角相近时，太阳光和月光分布规律是相似的；光强大小并不改变天空光偏振模式的分布规律和偏振度的大小。

X射线源的焦斑尺寸是反映杆箍缩二极管射线源成像性能的重要参数。利用针孔成像法对MeV级脉冲X射线源的焦斑进行了2维图像测量。厚针孔采用直孔段加单锥体结构, 直孔段孔径为0.2 mm。对于0.5 MeV的X射线, 5倍成像倍率下调制传递函数值为0.5时空间分辨达到2.0 lp·mm-1。图像采集系统由闪烁体、物镜和CCD相机组成, 物镜的成像倍率约0.34。实验结果经过模糊校正后, 得到了焦斑的图像和调制传递函数。根据调制传递函数值为0.5时对应的空间频率值, 给出X射线源焦斑的尺寸。阳极杆直径为1.2 mm时, X射线源焦斑的高斯分布等效直径为0.86 mm。

通过对具有径向畸变的摄像机模型的分析，设计了一套求解图像径向几何畸变中心和畸变多项式系数的方案。首先，依据校正样板曲线的弯曲程度应用一元线性回归法和逐次逼近法求取光学图像的几何畸变中心，然后应用递推最小二乘法求解径向几何畸变的多项式系数，最后根据所得到的畸变中心和畸变多项式系数对图像进行校正得到满足要求的图像。仿真试验证明:该方法可以通过一次采集单幅图像对成像系统进行高精度标定，能够对成像测量系统的径向几何畸变进行一定精度的校正。实践证明：该方法通过图像处理的方法提高成像测量系统的精度，降低了系统的设计成本，可以作为成像测量系统中单独标定摄像机畸变参数的一种简单有效的方法。

对基于激光回馈效应的传感应用研究进展进行了综述。由于激光回馈引起激光器功率波动一个条纹对应外部反射镜移动半个光波波长，功率波动深度与传统双光束干涉系统相当，基于该现象的激光回馈干涉仪与传统的干涉仪相比具有相同的相位灵敏度。但其结构简单、紧凑、易准直的特点，引起了国内外科研者浓厚的兴趣，开发了很多全新概念、经济实用的精密测量仪器。对激光回馈效应在位移测量、速度测量、振动测量、距离测量、角度测量和形貌测量中的原理进行了介绍，同时对各传感应用系统进行了评述。