为了给反射镜和光栅组成的光学系统提供一种有效的优化方法，应用吕等提出的两维扩展光源平面对称光学系统的像差理论，Namioka等定义的XUV（极紫外）光栅仪器的评价函数和改进的遗传算法发展了优化设计程序，对一XUV单色仪光学系统进行优化。通过光线追迹程序Shadow进行数值成像计算来验证优化结果，并和相关参考文献中的结果进行比较。比较结果表明应用的评价函数适用于两维扩展光源的XUV单色仪光学系统优化设计。

介绍了一种新型静态干涉成像光谱仪－ＬＡＳⅡ形式的大孔径静态干涉成像光谱仪的原理、系统特性及要求，并对前置光学系统做了深入研究，光学系统的要求从全局考虑，实现普通玻璃复消色差，调制传递函数在３０对线时达到０．４以上。仪器具有原理简单、成本低（不高于色散型成像光谱仪的研制成本）、体积超小等特点。

研究了轴向梯度折射率透镜的设计方法,总结了轴向梯度折射率镜头的像差理论,简述它在光学设计软件中的使用。最后把轴向梯度折射率材料用于激光束的聚焦设计。对扩束后12mm,波长1.06μm的激光束,分别设计了单片的普通球面透镜、单片非球面透镜和单片轴向梯度折射率透镜对其进行聚焦。从设计结果来看,轴向梯度折射率透镜像差接近衍射极限,明显好于其他两种透镜。在理想焦点上,三种透镜聚焦的RMS分别为191.75μm,17.69μm和2.42μm。

本文设计了一种焦距为6.5～52mm的可见光变焦距光学系统,视场角为6.6°～52°.设计中选取5个焦距位置进行了计算,采用负组变倍和正组补偿方式,实现连续变焦.设计结果表明其成像质量良好,其中75lp/mm处的调制传递函数值均大于0.6,弥散圆直径小于像元尺寸.最后采用插值拟合的方法进行了凸轮曲线的设计,该系统具有长度短,成像质量好,凸轮曲线平滑易于加工,工艺性好等优点.

建立了薄镜面主动光学的仿真模型,并进行了仿真分析,结果表明薄镜面主动光学可以对低频误差完成较好的校正.为了进一步验证,建立了一套薄镜面主动光学实验系统,开展了薄镜面主动光学实验.结果表明,通过主动光学校正可以把镜面面形校正到磨制时的面形即λ/10.同时发现,薄镜面主动光学对三阶像散和三阶球差的校正能力最好,三叶彗差的校正能力也较好,而三阶彗差最难校正,这对于磨制大型薄镜面具有一定的指导意义.

为了提高拼接子镜系统的装调精确度，研究了拼接子镜系统的计算机辅助装调技术，分析了拼接子镜系统的计算机辅助装调模型，采用反向优化法编写程序求解系统失调量．以37项泽尼克系数作为评价函数．当粗调误差在0．7°以内时，完全可以精确求解失调量．结果表明，求解结果准确度高，符合实际装调要求．

介绍了反射(折反)式望远镜物镜结构形式的发展,归纳和总结了典型结构的光学元件曲面形式和系统像差情况.

利用非球面在改善成像质量方面的优势，在镜头设计过程中引入了偶次非球面，根据理论计算和ZEMAX软件的优化，设计出一个成像质量优良的高斯镜头，通过该实例对球面设计和非球面设计进行了比较，论证了非球面在照相镜头设计中的优越性．

为合理地校正反应棱镜制造误差产生的橡胶倾斜，文中讨论了棱镜存在的第二光学平行度并行处于平行光路中时所产生的畸变像差，以及由此畸变引起的像倾斜。

位于平行光路中的光楔产生畸变像差，它产生的畸变是光楔楔角ａ光轴入射角Ｉ和视场大小的函数。分析和计算都表明，正方形物体经光楔所成的像是凸侧面的钟形而不是凹侧面的钟形。