高分辨率空间望远镜目前通常采用分块可展开主镜。对主镜进行有限元热分析获得的镜面变形数据无法直接输入光学设计软件进行像质评价，需要进行数据转换。传统的以拟合圆域正交Zernike多项式作为光机热集成分析的数据转换接口的方法不适于分析非圆孔径的分块镜。提出了采用二维插值算法进行数据转换，该方法不受光瞳形状和镜面空间频率的限制。用Matlab编制了光机热接口分析软件，分析了不同温度变化对空间望远镜分块镜成像质量的影响。仿真结果表明：热浸泡和径向热梯度对像质影响较小，而轴向热梯度对像质影响较大。

根据目前生物学及医学发展的需要，研制了一种在普通倒置生物显微镜下探测极微弱细胞荧光图象的高增益荧光显微镜。系统采用计算机采集荧光图象，由量化标定曲线对荧光图象中的每一点根据其灰度值给出定量数据，解决了以往显微镜只能定性观察不能定量分析的困难。

分析了位置敏感探测器PSD特性对测量系统的影响.试验表明PSD的非线性误差可通过数学处理加以校正,环境温度漂移±0.1℃引起的PSD输出变化可以忽略.分析了背景光、光源强度、光源均匀性、光斑大小等对PSD定位特性的影响.

阐述一种全新的无导轨光笔式三坐标测量系统的光笔结构.采用工作冗余方式3/4[G]进行光笔系统冗余设计,使光笔系统具有一个冗余度以实现系统自标定和挡光自恢复.确定了求解系统自标定最小二乘问题的有效算法.点光源坐标误差为±0.1 mm时,光笔系统误差≤0.1 mm.采用不同调制频率光可以识别多个点光源.

介绍了在细胞及亚细胞结构与功能研究中发挥至关重要作用的各种现代光学显微镜,包括近场显微镜、共焦扫描显微镜、双光子成像显微镜、图像恢复显微镜及时间相关单光子计数技术,着重描述了后两种系统的工作原理及先进功能.

为了用空间望远镜实现衍射极限成像,有待解决的基本问题之一是光学表面热变形所引起的像质下降.热效应可以分为热浸泡和热梯度两类.一般来说,热浸泡主要引起焦距变化,且通常处于所允许的范围内;而热梯度则难以控制.重点分析了望远镜主镜轴向热梯度的影响,并给出了一些数值计算结果.

讨论了大气湍流对空-地和地-空光学系统图像分辨力的影响.大气相关长度r0是评定大气湍流是否影响光学系统图像分辨力的主要依据.采用不同的大气湍流模型,通过计算相关长度得到了大气湍流对系统图像分辨力的影响,并对空-地与地-空系统的大气相关长度进行了计算比较.结果表明对空-地观测系统来说,大气相关长度是大气层高度和反映大气湍流特征的C2n的函数.而对地-空观测系统来说,大气相关长度与高度几乎无关.分析了大气湍流对机载和星载光学遥感系统成像分辨力的影响.

由于自适应光学系统的实现成本很高,所以利用电子计算机进行系统仿真,把它作为一种行之有效的研究方式已被大量应用.讨论了在自适应光学系统计算机仿真中,大气湍流形成畸变波前过程的仿真模型,提出了利用Kolmogorov功率谱算法构造畸变波前的方法.