瞄准轴系影响到潜望式观瞄系统的测角精度。根据潜望式观瞄系统的典型光机结构，分析引起瞄准轴系误差的来源，采用矢量反射和旋转原理建立数学模型，给出方位轴、俯仰轴、瞄准轴和反射面误差对瞄准轴系的影响关系。同时，确定了与之相应的调校技术方案，明确了调校过程中的每一项控制要点，给出了联调与检测方法。通过实际产品调试验证，瞄准轴系精度可达0.1 mrad。

以直升机载光电吊舱为研究对象，分析振动对图像质量及稳定精度的影响，论述线性振动和角扰动如何使光电吊舱振动发生耦合，振动耦合从而导致系统的俯仰、方位都随光轴发生扰动，使得内部电视、热像等传感器设备随光轴扰动，使系统图像晃动，降低图像质量及稳定精度。比较线振动和角扰动对系统稳定精度影响程度的大小，提出了合理的减振方法。

依据高分辨率电视图像导引头瞬时视场和作用距离的要求，结合选定相机的光敏面尺寸等，计算并确定了光学系统的焦距范围，根据光学系统分辨率以及结构尺寸等要求，确定了光学系统的F数，选择机械补偿法、负组补偿的变焦结构，给出焦距分配过程，最后，给出了焦距为40 mm～152 mm、F数为3.5的连续变焦光学系统的设计结果。设计结果表明：在整个变焦过程中，光学系统的传递函数值在106 lp/mm处达到或接近0.4，像面稳定，像质良好。

设计一种可用于监控系统的大口径百万像素变焦距光学成像镜头，采用0.85 cm(1/3英寸)CCD接收，像元大小为3.75 μm。镜头在短焦、中焦、长焦的位置时F数分别为1.6、2.1和2.4。变焦系统采用四组元组合形式，与传统的变焦系统相比，该系统采用第4组元作为补偿组。通过高斯法分析与求解得到初始结构，使用Zemax软件对其优化，系统均采用球面透镜进行设计。镜头轴上视场在133 lp/mm处大于0.3，轴外0.7视场在133 lp/mm处大于0.2，系统的最小后截距大于9 mm，满足装配要求。最后采用多点拟合绘制出此系统的变焦凸轮曲线。

基于中波红外320×240制冷型探测器，采用机械正组补偿方式，引入衍射光学元件(DOE)，并采用折叠光路，实现大变倍比中波红外变焦光学系统的小型化设计。利用变焦原理和Zemax光学设计软件给出系统结构参数,并对设计结果进行像质评价，对凸轮曲线求解等。设计与分析结果表明：系统使用6片透镜在3.7 μm~4.8 μm波段实现了18 mm~360 mm连续变焦，满足100 %冷光阑匹配，在空间频率16 lp/mm处MTF值均大于0.5。该系统具有大变倍比、变焦轨迹平滑等特点，可应用于机载光电侦察设备中。

介绍一种长焦距、大口径太阳光光纤耦合系统的光学设计。为达到减小大口径单透镜汇聚太阳光所产生的球差和色差的目的，采用聚光透镜后增加消像差光学系统的方法，并用Zemax软件设计优化出适用于光纤耦合的光学系统，经过优化设计得到光斑半径为45.043 μm，能量集中度达95 %以上，像方孔径角为9.090 2°，系统总长525.584 mm，满足数值孔径为0.22，芯径直径为1.5 mm的石英光纤的耦合要求。

介绍一种机载飞控系统飞控计算机对各种控制信息(包括离散量、模拟量和串行数据)进行数字化控制、实时采集、监控和处理的接口模块设计方法，从工程应用角度出发，阐述了模块的设计思路以及工程实现，给出原理框图和测试流程。在某型飞机的实际应用中，实现了32路离散量输入输出、16路模拟量输入输出、6路ARINC429串行数据收发、4路ARINC422串行数据收发以及4路ARINC232串行数据收发的功能，自测试覆盖率达100%。因该模块的接口形式和接口数量可根据实际需要进行增减，故具有很强的典型性和通用性，可适用于各类型的机载飞控系统。

为了将变掺杂GaAs材料应用于微光像增强器，开展了透射式变掺杂GaAs光电阴极实验研究，制备了2种反转结构透射式变掺杂GaAs光电阴极。测试了玻璃粘接前后GaAs光电阴极载流子浓度变化，发现高温粘接后载流子浓度增加现象。通过测试高温激活的透射式变掺杂GaAs光电阴极发现，在450 nm～550 nm波段内，变掺杂GaAs光电阴极仍然具有较高的光谱响应。

为了解决坦克火控炮长视场稳定激光测距瞄准镜光学系统**过程中稳像系统Z轴精度不高、校靶范围超差、装表范围超差、三轴平行性差的问题，提出炮瞄镜光学系统**方法，通过采用光学自准直方法，将前置镜、高精度的平面反射镜工装、长焦距平行光管以及零位仪等设备调校建立瞄准轴零位基准，使三轴(瞄准轴、激光发射轴和激光接收轴)平行性的调校达标，并保证装表、校靶等有活动范围要求的光机部件的活动范围偏差合格，实现产品一次交检合格率由原来的60%提高到95%以上，产品的稳定性和可靠性得到提升，从而确保坦克火炮的首发命中率。

为了解决视觉测量中图像的实时采集及处理问题，以NI FlexRIO为基础，采用虚拟仪器技术，利用LabVIEW图形化开发平台，并结合相关技术知识，如乒乓操作、流水线技术等，研制了一套图像实时采集及处理系统。该系统并行地实时地实现了图像的采集、存储及处理，在图像分辨率为1 280×1 024、采集速率为500 f/s的情况下，系统工作稳定，图像处理速度小于2 ms，并且处理精度达到了亚像素级。该系统对于实现视觉测量的实时性具有重要意义，并且其良好的性能使其在其他相关领域也具有很高的实用价值。

现有舰船尾迹光学信号特征提取方法普遍存在运算复杂、处理速度不快等问题，研究基于直方图分析的舰船尾迹光学信号特征快速提取方法。根据舰船尾迹图像直方图具有明显的双峰特征，提出用峰值点分布密集程度Δkdd和尾迹区与海水背景区像素灰度值均值比Ci2个参数来表征舰船尾迹光学信号特征强度，通过专门研制的海上特征提取实验装置进行特征提取实验分析。分析结果表明：这2个参数能定量可靠地描述舰船尾迹光学信号特征强度的变化规律，并且在特征提取中具有简单快速的优势，从读进一张舰船尾迹图像到利用MATLAB软件计算出其特征参数值，电脑处理时间约为0.07 s。

对无人机拍摄视频中的地面运动目标提出一种实时检测跟踪算法。该算法利用特征点的对应关系将图像对配准，再对配准图像进行变化检测，根据变化和运动信息检测目标并消除虚警，将检测与跟踪相结合，对目标跟踪失效的情况，能重新正确定位目标，从而获取目标的完整运动轨迹。采用无人机拍摄的地面车辆图像的测试结果表明，算法能有效检测跟踪运动目标，并能达到25 f/s以上的实时处理速度。

提出一种新的虚拟光学加密方法，该方法分3个步骤将两幅图像隐藏于3个随机相位板中。将两幅图像分别作为相位和幅度信息隐藏于一个复数场中，利用随机相位板作为参考光，并采用数字全息术将该复数场转换成平稳随机白噪声，利用干涉加密原理进一步将此白噪声储存于2个随机相位板中，从而将两幅图像信息隐藏于3个纯随机相位板中。该方法原理简单，无需进行迭代操作。计算机模拟结果显示：任何一个密钥错误，均无法得到原始图像的任何信息。同时，解密过程对系统中距离及波长等参数非常敏感，较大地提升了系统的安全性。

为实现小视场星图的全天自主识别，规避星矢量内积在小角距范围内区分度欠佳的问题，提出以星矢量外积作为匹配特征量对金字塔算法进行改进。分析了匹配特征量改进策略，并对改进金字塔算法涉及的基本星表预处理、匹配特征量数据库及K矢量构建、星图降噪与质心提取、星图识别流程等问题进行讨论。采用Visual C++编程实现该算法，通过仿真对其进行性能测试，并应用于小视场星敏感器。结果表明，对于小视场星图，改进金字塔算法识别成功率达96.7%，需载入内存的数据文件约26.4 MByte，识别时间平均约131.8 ms，能够满足全天自主星图识别算法的准确率高、占用资源适度、识别速度快、稳健性强等要求。

采用光的干涉方法检测曲面光学表面的加工质量时，都需要事先设计好系统光路的最佳检测技术参数，并能对检测的难度进行有效的评估，从而确保检测的精度。该研究采用了一种计算干涉条纹密度的新方法，对任意光学曲面检测的难度进行评估，并用于确定球面参考光点光源的最佳位置。以非球面为例，计算了非球面的最接近球面的半径和最大非球面度以及非球面检测时球面参考光点光源的最佳位置，说明了计算干涉条纹密度方法在确定干涉检测系统光路调试最佳条件的优越性，可为各种干涉检测系统的设计以及优化调试过程提供理论依据和分析指导。

体光栅光谱合成技术是获得高功率激光输出的一种有效途径，体光栅衍射旁瓣是影响合成光束数目的主要因素。采用了Hamming切趾技术对体光栅旁瓣进行抑制，建立了Hamming切趾体光栅的折射率分布模型，分析了Hamming切趾体光栅的衍射特性，给出了Hamming切趾体光栅光谱合成效率公式，分析了切趾光栅对光谱合成效率的影响。计算结果表明：体光栅切趾后有效减小了体光栅对相邻合成光束的衍射损耗，切趾后，在20 nm的带宽内，谱合成光束的数目由13束增加为20束，谱合成效率达75.3%，光谱合成功率提高为切趾前的1.5倍。

光学传递函数是评价光学系统成像质量的重要指标，针对目前光学传递函数测量只能覆盖可见光和红外波段，自行研制了紫外波段(260 nm～400 nm)光学传递函数(OTF)测量装置。介绍了装置的原理及组成，采用中心波长为λ0=300 nm和λ0=380 nm 2种OTF标准镜头在2个光谱范围内对OTF测量装置进行了标定和测试，结果表明：调制传递函数(MTF)的测量值与理论值的偏差：±0.03(轴上)；±0.05(轴外)。最后，对装置的测量不确定度进行了评估。

针对空间光学相机重要组成部分的CCD成像电子学单元的光电参量测试需求，介绍了CCD成像电子学单元光电参量测试必要性，提出了对CCD成像电子学单元光电参量进行系统测试的试验方案，并设计、研制了测试装置。对于该装置进行了系统调试与标定，得到单色仪波长定标系数为1.003 29，并对CCD成像电子学单元辐射性能测试中积分球的稳定性及均匀性进行了测试，测试结果满足要求。通过标准探测器标定待测探测器，得到待测探测器的相对光谱响应度。整套装置满足测试要求。

针对室内大靶面光幕测试需求，对一种镜头式光幕探测灵敏度进行了分析，探测光幕由弧形光源配接天幕靶组成。介绍了镜头式光幕测试系统的构成，分析了扇面光幕的工作机理，给出了相应的灵敏度计算公式，根据镜头成像和扇面光幕形成原理，研究了光源放置距离R以及镜头物距l对镜头式光幕探测灵敏度的影响，并通过实验进行了验证。研究结果表明：文中所提的镜头式光幕能够正常工作，研究结果对进一步工程化设计提供了参考。

KDP晶体的折射率不均匀性将导致光束的空间分布存在不同程度的相位失配，从而使得三倍频系统的转换效率下降。为了得到KDP晶体折射率非均匀性的高精度检测结果，基于正交偏振干涉法，采用ZYGO MST大口径干涉仪，测量得到了大口径KDP晶体折射率非均匀性分布，其测量精度达到10-7，并通过实验研究了晶体面形对测量结果的影响。对晶体e光折射率非均匀性的高精度检测，为大口径晶体材料生长工艺、加工工艺等改进和提高提供了定量的检测依据。

在相对畸变的定义下，提出了逆向成像畸变测试方法。通过把目标靶尺放到被测系统的焦面位置，再将被测光学系统的入瞳位置放到精密转台的转轴位置，将被测光学系统从正向最大视场处向负向最大视场处旋转，测量14个视场点后，可得到各个视场的畸变值。该方法严格要求把被测光学系统的入瞳位置放置在精密转台的旋转轴上，否则无法测量出整个视场的畸变值。焦距测量精度达2 μm，畸变测量精度达5.0×10-4。

为测量某项目中经过投影物镜观察到的胶片位置处的亮度均匀性，设计采用了成像式亮度测量方法，该方法能够获得整个辐照面的相对亮度分布，较传统的采用光辐射计、光电池等采点取样测量方法便捷经济，采用成像式亮度测量方法测量得到的不均匀度为±4.24%,与采用光辐射计测量得到的不均匀度±3.92%基本一致，相对误差仅为8.16%，该方法可以推广应用于太阳模拟器均匀性检测及场馆均匀照明检测等方面。

传统的光束漂移量测量系统利用近、远场测量设备分别测量光束的平漂量和角漂量，结构复杂、实时性低。散焦光栅焦平面处正、负一级衍射斑的位置变化可同时反映光束的平漂量和角漂量，为验证该理论、搭建简化的测量系统需要对光路设计进行仿真。基于散焦光栅的成像机理，利用Matlab软件构建了光束通过散焦光栅的成像模型，仿真结果与理论分析一致；最后对光栅和透镜等不同光路设计参数与最大漂移量测量幅值的关系进行了模拟。结果表明，在成像单元约1 cm2、短焦透镜焦距约12 cm的条件下，为实现漂移量测量精度和可测幅度的最大化，散焦光栅需要离轴15 mm，散焦光栅与短焦透镜的焦距比为6。

针对多波段多光轴观瞄仪对光轴平行性检测需求，提出便携式高精度光轴平行性检测仪设计方案。为了减小系统的体积，光学结构采用卡塞格林式准直系统，运用Zemax光学设计软件设计并优化了其光学及结构参数。采用ZnS玻璃作为分划板基底材料设计了多波段共光轴的综合靶标，并利用CCD的感光面作为激光光斑采集靶面，提高了便携性,检测仪器检校光轴一致性偏差在±15″以内。实验分析结果表明:设计方案满足观瞄仪的高精度校轴和野外快速测试的需求。

为在特定角度范围内实现所需照明，满足各类LED照明系统的要求，提出一种适用于扩展光源的透射-全反射复合曲面的LED透镜设计方法。根据光源的大小由非成像光学原理确定反射面面型并计算光源发散角度，再根据照射的角度要求进行自由曲面的透镜设计。文章给出了设计思想及方法，并设计了一款出射半角为2.5°的透镜实例，分析了误差对实际结果的影响。

针对空间相机内部隔热板起到隔离入射太阳光影响相机内部光学结构的作用，其厚度较小，一般不采用额外的散热措施，入射太阳光能量作用其上会引起较大的温升，温度增加的不均匀会增加相机内部的红外杂散辐射，提出一套完整的隔热板厚度优化方法。在保证隔热板体积不变的前提下，利用仿生优化原理，根据隔热板各处的温度梯度差异调整隔热板的厚度。对优化出的隔热板厚度函数进行高斯滤波处理，使隔热板的厚度变化均匀，便于加工。通过对比优化前后的温度场与红外场，发现优化后最高温度降低了3.8℃，其3 μm ~5 μm，8 μm~12 μm波段的红外辐出度降低了15%，该优化方法可以作为内部杂散辐射的抑制手段与其他方法一起实施。

介绍了基于红外告警系统的被动测距原理，探讨了影响被动测距的误差来源，在此基础上给出了目标同一性的判定条件，结合作战使用分析了三站红外被动测距系统的目标测距精度。结果表明，2 km的站点布阵可以保证对22 km范围内的目标测距精度优于8%，对40 km范围内的目标测距精度优于15%，可实现对目标全方位、远距离、高精度被动测距。

针对圆型目标模拟器模拟来袭飞机或导弹等红外三角形目标逼真模拟问题，研究了动态红外三角形模拟技术。采用等腰三角形的几何原理，提出一种新型大小和方向连续可变而质心不变的等腰三角形光阑设计方法，实现了0°~3°大小、0°~360°方向动态可调的三角形目标；采用红外宽光谱偏振器组合技术，实现了目标源或干扰源的辐射强度0~100%的连续变化；采用二维平移台及可变圆形光阑，实现了干扰的大小变化及其轨迹变化；研究了基于Windows操作系统的实时控制技术，设计了包括MFC和RTSS双进程的主控软件，实现了控制指令500 μs的实时响应。试验结果表明，带有干扰源的动态红外三角形模拟器能逼真模拟来袭飞机或导弹及释放诱饵的红外辐射特性变化过程。

针对协同空战中激光数据链路系统传输的友机雷达探测信息与本机红外搜索跟踪系统(IRST)探测信息的不同特性，提出一种基于最优数据压缩的异步信息融合方法来提高探测系统性能。分析了包括时间配准、空间对准、数据融合、目标跟踪的信息融合过程，并通过仿真，对融合前、后所得的观测曲线与目标真实轨迹的比较及其误差曲线进行对比分析，融合后的方位角和俯仰角的误差已经维持在2mrad以内,结果表明该方法可以有效提高数据的精度。

为了获得高效率3 μm~5 μm中红外激光输出，利用电光调Q晶体RbTiOPO4(RTP)，通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦技术，获得高重频窄脉宽1.06 μm激光输出，泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT)进行频率变换，实现高功率3 μm~5 μm中红外激光输出。在电源输入电流20 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下，获得15 W的1.06 μm激光。利用该1.06 μm激光泵浦PPLT获得最高功率为2.6 W的3.9 μm中红外激光，1.06 μm到3.9 μm的转化效率为17.3%。实验结果表明：通过高重频电光调Q技术和LD侧面泵浦技术，可以实现高重频窄脉宽1.06 μm偏振光输出，泵浦PPLT可获得高功率高效率3.9 μm中红外激光输出。

针对现有天幕靶探测灵敏度低、易受天空亮度影响、夜间不能工作等问题，提出了一种基于激光反射的主动式光幕探测方案，该方案采用一字线结构光半导体激光器作为主动光源，采用光学镜头、狭缝光阑、滤光片和光电倍增管组成光路探测系统。当飞行弹丸穿越一字线结构光半导体激光器和光路探测系统共同组成的探测光幕时，弹体表面反射回的部分光线被光路探测系统接收，经光电探测器件光电转换，并经后续信号处理电路对光电探测器件产生的电信号进行处理，输出与飞行弹丸穿越探测光幕面时刻相对应的模拟信号和脉冲信号。对系统光能量进行分析和计算，并通过实弹试验测试，结果表明：系统能够在夜间正常使用，灵敏度达到200倍以上弹径。

在激光器输出平均功率一定的情况下，峰值功率主要取决于调制频率和脉冲宽度。这使得脉冲宽度的调节具有一定的实际应用价值。对调Q掺铥双包层光纤激光器进行研究，首先确定了激光器的最佳输出透过率，在65%最佳透过率时，得到2 μm激光的输出功率3.9 W，斜率效率为31%。外接一个信号发生器，信号门宽从12 μs变化到18 μs，并测量了调制频率分别在30 kHz、40 kHz和50 kHz时输出脉冲宽度的变化情况，得到了555.6 W的最高峰值功率，实现了脉冲宽度从163.4 ns到207.9 ns的变化。实验情况证实了用外接信号发生器能有效控制激光器的输出脉冲宽度。

提出了一种基于双平行马赫-增德尔调制器的全双工矢量信号传输系统。传统的光学倍频技术只适用于NRZ (not return to zero) 等强度调制格式，而不适用于无线通信中常用的MPSK、MQAM等矢量信号调制技术，用传统的倍频技术生成光毫米波后，用滤波器将其2个边带分开，在其中一个边带上调制矢量信号，这样幅度和相位信息被正确保留，且使用了8倍频模块，降低了传输过程中对光电器件的带宽要求。理论分析和仿真结果表明：通过此方法产生的携带在60 GHz载波上的625-Msymbol/s的4QPSK信号，经过20 km单模光纤传输后，误差向量幅度损耗可以忽略不计。

为了解决传统光纤传感在传感不同物理参量时需要多个传感器的问题，并拓展光纤在同时传感多参量方面的应用，结合光子晶体光纤(PCF)中基模与高阶模光的不同传感特性以及气体吸收传感原理，在PCF传感温度、应力双参量的实验基础上，应用理论分析的手段探讨了同时传感温度、应力和气体浓度3种参量的方法。给出了3种参量的计算式并进行了数值模拟，最后设计了一套相对简单、性价比高的传感解调系统。理论分析和数值模拟表明：温度在0℃以上时可以获得高于0.98 pm/℃的温度灵敏度；基模光应力灵敏度为1.2 pm/με，高阶模光可获得高于0.83 pm/με的应力灵敏度；长度较短的光子晶体光纤能够测量较高的气体浓度。本方案使用2个写入光纤布拉格光栅(FBG)的PCF作为传感器同时传感温度、应力和气体浓度3种参量，能够有效降低传感成本，拓宽气体、液体传感研究的思路。

从理论上分析了0.5 mm以下小直径单芯液晶聚合物(LCP)光缆在成型过程中，影响光缆抗张强度的主要因素，这些因素主要包括熔融液晶聚合物的温度特性、模芯和模套的结构参数、模芯与模套之间的距离以及光纤的放线张力及其牵引速度等，介绍了各影响因素与光缆抗张强度之间的相互关系，深入分析了光缆加强层厚度与其抗张强度系数之间的相互关系。实验结果证明：小直径液晶聚合物抗张强度与其加强厚度并不存在理想的线性关系，且在一定直径范围内，小直径液晶聚合物光缆具有相同数值的最大抗张强度。