本论文围绕一种探测系外行星的装置——星冕仪展开研究,创新性地提出了一种能够对星冕仪中入瞳和里奥光阑这两种光阑进行优化设计的两步优化方法,其原理是根据光到达各个平面的顺序构建最优化问题,分别设定合适的约束条件,其次分步求解最优化问题,最终得到入瞳和里奥光阑的最优透过率分布。本文将这种方法分别应用在了里奥星冕仪和四象限两相位星冕仪中,以多方位地探索两步优化方法的优缺点和与不同类型的星冕仪的适配程度。本文在对振幅型掩膜板的里奥星冕仪进行优化设计时发现,当来自望远镜的光进入优化过的里奥星冕仪之后,成像平面上的结果显示,恒星光及其衍射光都得到了很强的抑制,从而最终成像的对比度也被增强,在以550nm为中心波长的10%带宽光入射情况下,此星冕仪的内工作角可以达到1.70λ/D(即在1.70λ/D处能对恒星光实现1e-10的消光),并且能够在接近衍射极限处(1.25λ/D)探测到光强为恒星光强的1e-05倍的行星。此外,在求解速度方面,由两步优化方法构建的优化问题求解时长相对较短,最多不超过20s。同时,在光阑的制作方面,由于两步优化得到的里奥光阑的透过率分布是二元的,相对于联合优化得到的渐变分布的里奥光阑透过率来说,降低了对制作工艺的要求,使得加工成本大大减少。相位型掩膜板的四象限两相位星冕仪(Four-Quadrant Phase-Mask Coronagraph,以下简称FQPM星冕仪或四相位星冕仪)是一种利用干涉消光原理削弱恒星光的系外行星探测装置,本文利用两步优化方法针对其入瞳和里奥光阑开展了优化工作,以恒星光和行星光为入射光,以对比度,内工作角等指标评判优化过后的成像质量。在设置合适的优化参数后,本文得到了一个能够在接近衍射极限处(1.25λ/D)有1e-06对比度,在可探测区域内平均对比度为1e-08的FQPM星冕仪,且其绝对通光量保持在40.01%。之后,在得到最优参数设置方案的前提下,本文将入射光改为带宽为10%,中心波长为550nm的光源对星冕仪进行优化后,得到的结果显示其能够在1.25λ/D处达到1e-06的对比度,且平均对比度为1e-08,但通光量略有下降,为29.04%。这些数据充分说明了两步优化方法在设计入瞳和里奥光阑中的高效性,也证明了这种优化思路对于星冕仪的发展是十分重要的推动力。经过以上仿真工作,本文发现两步优化方法更适合用于FQPM星冕仪的优化设计,于是以优化过后的FQPM星冕仪为基础,探索了在实际应用过程中的潜在误差来源以及相应的误差规避方法。最终,本文总结了所做的研究工作,也提出了一些不足,并对此方法作了未来应用方面的展望。