分析了体全息存储傅里叶变换光学系统的设计要求和光学参量的确定.采用多重结构方法对傅里叶变换镜头的正向和逆向光路同时进行了优化,可实现对两对物像共扼位置控制像差.给出了前后组焦距分别为44mm和40mm的达到衍射受限要求的4片型球面全息存储光学系统的设计结果.

针对光学识别系统的技术指标，对其光学系统进行小型化设计。其中，傅里叶透镜与准直扩束系统均采用摄远型式结构，在满足其长焦距的前提下大大缩短了系统的光学筒长。为了使系统结构更精巧，引入了二元光学元件，利用ZEMAX辅助设计软件对光学系统结构进行优化；通过有效地折叠空间光路使系统布局更紧凑，最后研制出的小型化透射式光学识别系统，其总长为130mm，总宽为90mm，实现了小型化。经实验验证，该系统具有较好的相关探测性能，具有噪声小、探测精度高的优点。

在研究傅里叶变换透镜理论的基础上，根据某微粒子观测实验的要求和几何光学像差理论，得出了高分辨率傅里叶透镜的初始参数，分析了系统的消像差方法，并应用ZEMAX软件设计了满足要求的工作波长为532nm的傅里叶变换透镜。在光机结构设计中，为减少外界环境对成像质量的影响，在频谱面处设计了光阑和低真空腔。工程分析和实验结果表明，抽真空引起的光学间距变化对该系统的成像质量基本没有影响，用目视显微镜法检测系统的分辨率为2．81μm。该系统可以保持12h的低真空（100Pa以下），并且已成功应用于某微粒子观测实验。

为了满足测粒范围要求,光学衍射式激光粒度仪需要配备多种焦距透镜,其中长焦距透镜会使仪器结构庞大.提出一种正负结构的远距型功率谱采集透镜设计方案,其中前组固定,更换后组透镜实现焦距F 500、F 800和F 1 000的变化,系统筒长小于600 mm,并给出设计结果.该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化.

以往联合变换相关器的光学系统结构是一支光路反馈，实时性差且体积大。针对其缺点，设计了一种具有双光路的联合变换相关器。其中，最主要的特点是傅里叶透镜组与准直扩束系统共用同一片正透镜。改进后的装置可以清晰地探测到相关点，并具有体积小的特点。