对bons采用二元光学元件的红外成像光谱仪的设计理论进行了分析,为消除其二元光学元件作为透射式成像元件导致的焦距随波长的变化而变化的缺陷.提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案,并从军事目标的红外热探测的基本要求出发,给出了具体的设计实例.设计结果表明,系统具有设计精巧、结构简单、光能接收率高、消像差特性好、对材料的要求低以及满意的红外焦平面凝视阵列探测器的配准精度和探测精度.

目前国内用于激光扫描系统的f-θ镜头的工作面积一般不超过350mm-350mm。国外虽有面积较大的f-θ镜头，但结构相当复杂。为了能够得到工作面积大而且结构相对简单的f-θ镜头来满足扫描系统的要求，利用二元光学元件的特殊色散性质，设计了工作于808-1064nm波段的折-衍混杂f-θ镜头，激光扫描范围为450mm×450mm。它由四片两种普通玻璃球面透镜构成，光学筒长不到120mm。该镜头结构简单紧凑，单波长工作时聚焦性能达到衍射极限、线性畸变小，能够满足现代多工作波长激光扫描系统的实际需求。

从像差理论出发，导出了消二级光谱的理论公式；根据公式对传统的两种用CaF2（萤石）与利用FK玻璃和TK玻璃组合消二级光谱色差方法和二元光学消二级光谱色差方法进行了实例计算，并用ZEMAX软件对它们验证、优化．两种方法都能在校正色差的基础上一定程度地减小二级光谱．对两者的结果进行对比分析发现，其二级光谱相异号，利用这一特点把两者结合在一起，能够更好地减小长焦系统中的二级光谱色差．

提出了用折衍混合单透镜代替多普勒叶尖间距检测系统中的双胶合消色差透镜组。对折衍混合单透镜与双胶合消色差透镜的初级像差进行了分析,设计的折衍混合单透镜与双胶合消色差透镜组相比,像差明显减小,光斑位于艾里斑内;光斑半径的均方根达到0.127。从而大大地降低了系统的尺寸和重量,实现了系统的小型化要求。

光谱仪作为一类重要的测试仪器，随着微光机电系统的发展，其微型化趋势日益明显。光谱仪的小型化趋势可以追溯到20世纪90年代，经过十几年的发展，国际上已经出现了很多种采用先进制造技术的微型光谱仪，国内也有很多科研院所致力于微型光谱技术的研发。目前，国际上的微型光谱仪主要是依靠MOEMS、LIGA、二元光学和集成光学光波导技术等微细加工技术进行制造，有些尚处于实验室原理样机阶段，但是随着微细加工制造技术的飞速发展，批量生产商品化的微型光谱仪已经为时不晚。本文重点介绍了基于调制原理和基于光纤传感特性的两类微型光谱技术，阐述了发展微型光谱仪器技术的重要意义。

利用二元光学器件的相位补偿作用进行波面变换，将高斯光束变换为平面光束，达到减小激光测距仪光束发散角的目的，在２０ｋｍ处对激光光束发散角采用叠加积分衍射分析进行讨论，得到结果为２×１０＾－４ｍｒａｄ，远小于原来的２ｍｒａｄ。计算还表明测程没有因能量损失而降低。

介绍了一种取代预警卫星红外施密特望远镜折射校正板的二元衍射校正板的设计及工艺制作方法,并对该拚接组合型的二元衍射校正板的制作误差进行了分析。

波面整形器是现代光子技术中具有重要科学意义和实际应用的研究课题。本文深入研究二元光学波面整形器的设计方法，在常用计算方法的基础上提出了一种改进的计算方法用于整形器的设计，并且取得了衍射效率大于９５％，平均偏差小于０．５％的结果。

大型凸非球面的传统检测方法使用的是背部检验.当零件需使用特殊材料(如采用碳化硅)时就无法再使用传统的背部检验方法,针对此问题,初步研究了检测凸非球面的可行性原理和方法.所研究的凸曲面为一椭球面,口径为120mm,通过设计得出了相应的结果,实现了新型光学元件,即二元光学在凸曲面检验中的应用.

分析了基于标量衍射理论的位相型衍射微透镜的光学行为，结合等效媒质理论提出了二元衍射微透镜的一种新的亚波长结构近似设计方法。根据标量理论位相量化的概念，分析连续浮雕透镜的相移函数，结合等效媒质理论的等效折射率表达式，可以确定亚波长结构透镜的面型函数。