为了提高衍射远场显微成像的分辨率, 采用一种振幅透过率随半径呈幂函数分布的光瞳滤波器进行了理论分析和数值模拟。通过在光路中加入幂函数分布的振幅型光瞳滤波器, 利用标量衍射理论推导出夫琅禾费衍射分布的计算公式; 通过MATLAB软件给出衍射图样, 对比衍射分布的主瓣宽度。结果表明,当幂次数为3时, 模拟仿真的衍射分布斯特雷尔比为0.16, 最大旁瓣强度比为0.1, 分辨参量为0.76, 分辨率提高倍数为1.3;随着振幅透过率幂次数的增加, 主瓣宽度依次减小; 同时也伴随着主瓣强度降低和旁瓣强度增大的缺点。这一研究对于远场光学显微镜实现超分辨成像是有帮助的。

评估光电系统点目标成像性能或激光远场效果时，通常采用斯特雷尔比作为评估基准，且在工程应用通常采用其近似方法作为分析手段。为更好地分析近似方法的应用范围，有效地指导工程应用，开展了斯特雷尔比近似方法应用极限研究。对常用三种斯特雷尔比近似方法进行了理论推导，给出了其理论基础；依据斯特雷尔比理论，建立了实际像差条件下的斯特雷尔比理论分析方法；从成像评价角度对斯特雷尔比近似方法及其与实际像差斯特雷尔比方法进行了仿真比对分析。结果表明：在波前相位误差小于0.1λ下，近似方法一和近似方法二与近似方法三的误差在10%以内；在遮拦比为0.3、实际像差为球差及相对实际像差斯特雷尔比相对误差优于10%条件下，应用近似方法一时波前相位误差方差需小于0.13λ，应用近似方法二时波前相位误差方差约小于0.1λ，应用近似方法三时波前相位误差方差需小于0.17λ。结果可以给出一定斯特雷尔相对误差条件下的近似方法应用极限，可为点目标成像性能或激光远场效果评估提供技术参考。

利用扩展惠更斯菲涅耳原理对高能激光在大气中的传输进行了分析，获得了高能激光准直传输轴上及峰值斯特雷尔比的积分表达式，并使用激光大气传输四维仿真程序对该表达式的适用范围进行了分析及数值模拟验证。结果表明，积分表达式可以很好地适用于无自适应光学系统补偿时的高能激光湍流热晕传输问题，可以用于自适应光学系统补偿时弱热晕条件下的湍流热晕角非等晕问题和弱热晕及中等热晕条件下的湍流热晕聚焦非等晕问题。

传统成像光学系统的点扩展函数（PSF）峰值位置在其光轴上，斯特雷尔比(SR)定义为有无像差轴向PSF强度之比，而波前编码系统在光瞳处相位变化为非旋转对称式，其PSF在像面上将产生偏移，利用PSF的轴向强度计算光学系统斯特雷尔比将不再适用。分析了三次相位掩模板PSF的位置偏移量，其是以焦面为对称轴的抛物线族。并在此基础上提出了适用于评价波前编码系统的非轴向斯特雷尔比(SRWC)，分析了非轴向斯特雷尔比的变化特性，其幅值与相位板参量成反比。并利用非轴向斯特雷尔比研究了PSF的一致性及可恢复性问题，阐述了影响PSF一致性和可恢复性的因素。最后，提出了基于非轴向斯特雷尔比相位板参量的优化方法，该方法给出了相位板参量与系统一致性和可恢复性之间的定量关系。

从广义惠更斯菲涅耳原理出发，将残留相位结构函数方法引入到计算部分相位补偿光束通过湍流大气的传播问题中，计算圆孔截断聚焦高斯光束通过不同强度湍流大气的传播后，传输系统的调制传递函数以及远场光强的分布，采用接收面峰值斯特雷尔比作为衡量相位补偿效果的指标，考察前若干低阶泽尼克像差校正对远场光斑质量的改善效果，并与相应文献的计算结果进行了比较，发现新方法得出的计算曲线与该文献的曲线基本吻合，而且新方法在计算复杂性方面优于该文献的方法。对计算结果进行了分析讨论。

利用光瞳滤波器来改变光在焦斑处的分布,是实现光学超分辨的有效途径.由于受到制作上的影响,现有的光瞳滤波器大都是纯相位型或者纯振幅型的.与纯相位或者纯振幅型光瞳滤波器相比较,复振幅型光瞳滤波器能够实现更好的滤波效果.不过由于制作上的困难,影响了复振幅的光瞳滤波器在实际中的应用.为此给出了一种相对容易实现的复振幅型光瞳滤波器,通过计算表明:在横向具有相同的第一零点比和斯特雷尔比下,该复振幅型光瞳滤波器的旁斑强度比优于纯相位型光瞳滤波器50%,并且有效地降低了纯相位型光瞳滤波器的轴向加宽.