针对自由曲面面形干涉测量的需求, 提出了一种部分补偿干涉测量的可变形镜面形设计的优化方法, 以克服多变量优化易陷入局部最优以及无法有效约束可变形镜行程的问题。方法基于光线追迹原理建立自由曲面光学仿真系统, 采用泽尼克多项式表征可变形镜面形, 通过计算面形矢高约束其表面行程; 以像面波前为优化目标, 构建带约束条件的最优化求解问题模型; 基于节点像差理论完成优化变量的筛选, 结合模拟退火算法寻找全局最优解。针对典型自由曲面, 设计了基于可变形镜的折反射式部分补偿器, 仿真结果表明方法可以将系统的剩余波前峰谷值从32.20λ降到6.55λ, 剩余波前斜率最大值从0.53(λ·pixel-1)降到0.11(λ·pixel-1), 满足部分补偿检测的要求。

为了实现非球面面形误差的高精度测量, 研究了基于部分补偿原理的数字莫尔移相干涉技术中回程误差的消除方法。通过建立实际干涉仪和建模理想干涉仪, 并运用数字莫尔移相干涉技术, 获得实际干涉仪像面与被测非球面面形误差相关的波前; 分析了该测量系统的误差, 提出采用逆向优化法消除大面形误差时的回程误差实现被测非球面的面形误差检测。实验结果表明: 与轮廓仪结果比对, 面形误差较小时二分之一法重构面形误差, 峰谷值和均方根值分别优于λ/20, 面形误差较大时运用逆向优化法消除回程误差, 重构的非球面面形误差峰谷值和均方根值偏差均优于λ/5。基于逆向优化法的部分补偿数字莫尔移相干涉非球面检测, 有效消除了大面形误差时的回程误差, 可实现高精度的面形误差重构检测。

为了无需定制补偿透镜或者计算全息等就能实现对非球面光学元件的检测，提出了非零位补偿测试非球面的方法。对非零位补偿检验非球面中的部分补偿法、数字样板法和子孔径拼接法的基本原理和基础理论分别进行了分析和研究，建立了合理的数学模型，并对其具体的实现步骤和测试流程进行了分析和规划。结合工程实例，分别利用数字样板法和子孔径拼接法对一口径为350 mm的浅度非球面进行了面形检测，两种方法面形的PV值和RMS值的偏差分别为0.015λ和0.002λ（λ=632.8 nm），并设计和组建了部分补偿检验装置对一高精度凸双曲非球面反射镜进行了测量，其面形的PV值和RMS值分别为0.183λ和0.018λ。

在简要总结各种检测凸非球面方法优缺点的基础上，提出了利用部分补偿法和子孔径拼接干涉检测凸非球面的新方法。分别研究和分析了这两种非零位检测非球面方法的基本原理和基础理论；设计并制作了部分补偿器件，并对其系统误差进行了标定；开发了综合优化和误差均化的子孔径拼接算法；设计并研制了两种方法都适用的检测装置。并结合实例对一口径为130 mm的碳化硅凸非球面分别进行了部分补偿检测和子孔径拼接测量，这两种方法测量所得的全口径面形分布是一致的，其PV值和RMS值的偏差仅为0.010 λ和 0.002 λ(λ=0.632 8 μm)。从而提供了两种非零位补偿测试凸非球面的手段。

提出了一种由一段正色散光纤和一段负色散光纤构成的光纤链路的压缩脉冲的简易方法:采用正色散光纤将初始脉冲整形为抛物自相似脉冲，并以负色散光纤作为脉冲压缩器对整形脉冲进行压缩。采用对称分步傅里叶方法研究了不同初始啁啾对脉冲整形的影响，并用一个只与脉冲形状有关的无量纲因子衡量脉冲整形效果。发现初始负啁啾有利于加快脉冲的整形速度，而初始正啁啾时得到的最佳抛物自相似脉冲的啁啾线性范围较宽。并理论和数值分析了三阶色散对脉冲压缩的影响。结果表明，利用三阶色散部分补偿方法可以削弱三阶色散对脉冲演化的影响，得到高质量高压缩比的输出脉冲。

偏振模色散(PMD)在40 Gb/s 或更高速率的光纤通信系统中已成为限制系统性能的主要因素。为使PMD 补偿经济、控制方便,具有一定的工程实用价值,提出了一套采用两级固定时延补偿结构的PMD 部分补偿方案,设计并制作了PMD 补偿器,在实际传输线路中进行了测试。测试结果与光通信系统设计软件Optiwave Optisystem模拟补偿效果进行了对比,优化了补偿器的各项参数。在对实际敷设的四组长约60 km 的光纤链路的补偿试验中所得结果与计算结果符合较好,实现了15~20%的补偿量。

讨论了使用激光导星的非完全补偿自适应光学望远镜性能与导星亮度之间的关系,给出子孔径上剩余波前误差均方根值大于0.10λ,子孔径直径大于大气相关长度r_o时为产生瑞利导星和Na导星分别需要的激光能量.