为了研究部分相干复宗量拉盖尔-高斯(PCELG)光束通过环形光阑后在湍流大气中传输时的偏振特性，基于拓展的惠更斯-菲涅耳原理，经理论推导，得出PCELG光束偏振度的解析表达式，并进行了相应的数值计算。结果表明，光阑的衍射效应将会造成PCELG光束偏振度振荡加剧的现象; 当PCELG光束在湍流大气或自由空间中传输时，近轴处横向的偏振度有着剧烈的振荡，而在较远点处，其偏振度都是趋于1，且随着传输距离的增加，横向的偏振度趋于1时所对应的离轴距离也增大; 当PCELG光束通过光阑后在自由空间中传输时，经过足够长的距离，偏振度将趋近于不同于初始偏振度的值，而在湍流大气中传输时，偏振度将趋近于初始偏振度。该结果对光束在大气中的传输及其应用具有实际意义。

通过调制部分相干光的空间相干性，实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分，构造出具有一定空间相干性的部分相干光，并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光，并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明，当构造出的部分相干光经透镜聚焦，可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大，获得的空心光束的尺寸就越大。

人眼角膜前表面反射的杂散光是视网膜有效反射率的10～100倍，对人眼波前像差探测和视网膜高分辨率成像影响很大。为了有效消除角膜前表面反射杂散光，本文介绍并对比了偏振分束法、共焦滤波法、细光束离轴照明法和环形照明法等消除角膜前表面反射杂散光的方法。分析表明，这些方法虽然都可以在一定程度上消除杂散光，但均不够理想，而环形照明法和共焦滤波法相结合具有光能利用率高、消杂光效果好、简单易行等优点，是消除人眼角膜前表面杂散光的有效方法。

设计了一款基于Gullstrand-Le Grand眼模型的便携式眼底荧光相机.该相机选用Nikon公司的B-2A滤光组合作为滤光系统,综合考虑了人眼光学结构和外部系统的像差进行综合设计，实现了全视场200万像素的高清晰成像.采用环形光阑和共轴式照明相结合的照明方式，获得了眼底均匀照明.结果显示:本相机具有较大的调节能力，对-10D~+8D人眼普遍适用，其视场角为30°，像面成像分辨率为120 lp/mm，负畸变值小于5.3%.

在多色空间完全相干光经过环形光阑衍射后远场处光谱变化的基础上进一步研究近场处的光谱行为, 并给出了详细的数值计算结果和具体实例。研究表明, 在一般情况下近场光谱与源光谱有所不同, 近场光谱与源光谱和光谱变换因子成正比, 而光谱变换因子则取决于中心拦截比ε和观察点到光阑的距离z以及观察点到z轴的距离r, 并且随着中心拦截比的增大近场光谱性质逐渐表现出远场光谱的特性。数值计算结果表明, 同远场一样重要的光谱变化发生在衍射光强为零的点附近, 即奇点一侧光谱发生红移, 奇点另一侧光谱发生蓝移, 而在奇点处光谱则发生了红移和蓝移之间快速的转变。

采用将环形光阑的窗口函数展开的傅里叶级数与复高斯函数的乘积的方法，推导出平面波经过含环形光阑光学系统的近似解析传输公式。利用该公式对光束通过含环形光阑的光学系统的传输进行了数值模拟，计算并分析了不同遮拦比下轴上光强分布和横向光强分布的特点。结果表明：轴上光强分布和横向光强分布与环形光阑的遮拦比有关。该研究方法和结果可推广到其他光阑，对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值。

在激光工程系统中，把卡塞格林望远系统等效为一个扩束器和环形光阑的组合形式，研究了激光束的光腰半径与卡塞格林望远系统的参数匹配问题。推导出光束扩束后通过环形光阑衍射的场分布解析表达式，并由此数值计算了由环形光阑引起的能量损失，以及光束扩束后光腰半径与环形光阑外径的比值K对Strehl比的影响。结果表明，在卡塞格林望远系统参数确定的条件下，存在最佳比值K，使损失能量最小，并可以获得较高的Strehl比，得到最大的峰值光强。

基于菲涅耳衍射积分公式,推导出了会聚球面波通过环形光阑后场分布的解析公式,并讨论了一些特殊情况.数值计算例表明,光强分布与菲涅耳数和遮拦比有关.使用轴上光强公式和近似公式对焦移计算结果的比较证明了近似公式的适用范围.