基于三层多晶硅表面加工工艺和自适应光学经验公式,设计并制作了一种静电驱动的16单元连续面形微机电系统（MEMS）变形镜（DM）,并用ZygoNewView7300白光干涉仪对样片的静态特性和动态响应特性进行了测试。静态测试结果表明,器件在150 V电压下的最大形变量为0.667μm,相邻单元之间的交联值为9%,镜面位置重复性为10%。动态测试结果表明,器件对正弦驱动信号的响应时间小于30μs,响应曲线近似为一条余弦曲线,谐振频率为36 kHz。该变形镜可用于自由空间光通信、激光光束整形、波前畸变校正、投影显示、生物医学成像和人眼视差校正等重要领域。

介绍了集成微透镜阵列光学器件，建立了开孔式离子扩散的数学模型，并对求解结果进行了分析和讨论。设计了离子交换型平面集成微透镜阵列的工艺流程及具体工艺参数，并研制成功该器件且给出其光学特性参数。

以精密光束偏离装置的棱镜组件为有限元模型，进行了光机热集成分析．对棱镜组件的结构强度进行了校核，分析了机械载荷作用下的镜面变形；通过模态分析，给出了装置的动态特性和镜面面形振动幅值的变化情况；最后对棱镜的热弹性变形进行了分析，对棱镜的光学性能进行了评价．结果表明：棱镜组件的最大变形在10nm量级，最大应力为0．403MPa，应力和应变相对于结构的准确度要求和材料的许用应力具有较大的裕度；前后棱镜组件的固有频率都大于550Hz，装置具有良好的动态性能；通过对比棱镜在热-结构耦舍分析和机械载荷下的分析结果，说明热效应对棱镜表面变形的影响远远大干机械载荷的影响。装置使用时必须采取严格的温控措施。

基于矢量折射定理推导了光束经过正交双棱镜后的偏转表达式．给出了装置的主要设计参量；用数值模拟的方法分析了主要误差项，求出了总误差和实际准确度指标．结果表明，光束在水平张角及垂直张角500μrad内可实现准确度优于0．8μrad的偏转，偏离准确度主要受随机误差影响；反映到棱镜转角上的总误差为12．72arcsec，引起的光束偏离误差为0．365μrad。大于系统读数分辨率0．0387μrad，且小于光束偏离准确度指标0．8μrad．

在光学器件中,由于器件(如透镜、棱镜)表面的反射作用而使光能损失,为了减少光学器件表面的反射损失,常在器件表面镀上一层透明介质薄膜(称为增透膜),增透膜的效果与介质薄膜的折射率、厚度等相联系.本文以光波的电磁理论为基础,讨论了光波入射介质薄膜的反射,推导出了反射率公式,并进行了讨论.结果表明:当介质薄膜的厚度d=λ0/4n2(2k+1)时,反射率有最小值Rmin=(n1n3-n2 2/n1n3+n2 2)(k=0,1,2,…,n1,n2,n3分别为空气、介质薄膜、光学透镜的折射率,λ0为光波在真空中的波长),而当介质薄膜的折射率n2=√n1n3时,反射率R=0,基本上无反射.

介绍了国内外光学器件超精密加工的各种先进方法,重点阐述了磁流变抛光技术及其抛光机理和关键技术.并对光学超精密加工技术的发展进行了展望.

为了研究准单色光照射轴锥镜的衍射特性，在讨论单色平面波照射轴锥镜衍射理论的基础上，利用准单色光可以分解为不同频率单色光线性组合的特性，得到了准单色光照射轴锥镜的衍射光斑的强度分布形式。并根据仿真和实验结果比较了准单色光和单色光产生的衍射光斑强度分布的差异。结果表明，准单色光照射轴锥镜产生的衍射光斑的强度为不同频率单色光照射轴锥镜产生的强度之和，衍射条纹数比单色光的少，离轴方向的光强比单色光的衰减快。

为了清楚地了解菱体型消色差λ／4相位延迟器对入射角i变化的灵敏性随折射率n变化的规律，利用全反射相变公式详细推导出器件对入射角i变化的灵敏性与折射率n的关系式，并做出了理论曲线。可见，随着折射率n的增加，器件对入射角i的变化更加灵敏。结果表明，设计器件时应尽量避免选择高折射率材料。在分析相位延迟量的测量误差时，这个应用也是很有价值的。

为了测量z箍缩等离子体X射线的空间分辨光谱，利用椭圆聚焦原理，研制了一种椭圆晶体谱仪。以Si（111）椭圆弯晶作为色散分析元件，椭圆的离心率为0．9480，焦距为1348mm，布拉格角范围为30°～54°，谱线探测角范围为54°～103°，探测的波长范围为0．31-0．51nm。设计了半径为50mm的半圆型胶片暗盒，内装胶片接收光谱信号。分析了椭圆的弥散度对光谱分辨率的影响。在“阳”加速器装置上进行摄谱实验，胶片成功获取了氩喷气等离子体X射线的跃迁光谱，实测谱线分辨率（λ／△λ）达300～500，波长与理论值吻合。

高频率、大范围和高精度是现代卫星／月球激光测距（SLR／LLR）的发展趋势，需要高精度事件计时器作为其时间测量单元。分析研究了事件计时器测量时间的原理，并基于时间数字转换（TDC）和现场可编程门阵列（FPGA）技术，用TDC芯片测量微小时间间隔，同时结合FPGA芯片设计和实现整个高精度事件计时器。进行了信号周期测量实验，结果表明，该测量仪准确度高，标准偏差值优于50ps，系统误差小于11ps，量程为24h，温度漂移小于100fs／℃，短期稳定性好于±3ps／h。