针对光纤连接器核心部件之一光纤准直透镜信号精密耦合问题，采用双合透镜设计了一种单模大光束光纤连接器。通过分析双合透镜特性、光纤准直器阵列中的多光学器件耦合机理和准直透镜间的3种耦合偏差引起的传输损耗，推导出该耦合系统的传输损耗公式。基于MATLAB分析得到：角向失配对准直器的耦合损耗影响最大，轴向失配影响最小。利用光学仿真软件ZEMAX在序列和混合模式下对连接器进行模拟，用Origin绘制出不同失配情况下信号耦合效率曲线，结果表明单模光纤芯径为12 μm时，耦合效率达到92.42%。最后通过光学平台搭建实验系统，验证了仿真结果的准确性。

提出了一种热红外光谱仪系统内部杂散辐射的测量方法,该方法基于探测器和热红外光谱仪系统的辐射定标.通过分别单独标定探测器对黑体辐射能量的全谱段输出响应曲线和光谱仪系统对黑体辐射能量分光后单一光谱通道的输出响应曲线,从而定量得出光谱仪的内部杂散辐射灰度值及辐射通量值且能计算出不同积分时间和光机温度时内部杂散辐射的灰度值及辐射通量.采用该方法对现有光谱仪内部杂散辐射进行了实验测量,并进行了对比实验,结果表明,对比实验值与理论预测值误差偏离小于 1%.该方法可操作性高,可用于测量热红外光谱仪内部杂散辐射在总输出 DN值中的占比、预测光谱仪制冷对内部杂散辐射的影响、测量其他内部杂散辐射抑制手段的效果等.

长波红外高光谱成像系统由于光谱细分导致探测器所接收的目标信号的能量较一般成像系统弱，因此系统噪声对成像效果影响较大。针对这一现象，本文在分析系统噪声成分的基础上，提出采用 ADC多次采样平均的方法来降低其噪声，并从理论上推导了该方法的有效性。然后搭建了实验系统，分析计算不同积分时间下，利用多次采样平均技术得到的信号和噪声大小，并计算系统的信噪比和 NETD。结果表明，多次（ m次）采样平均对系统的信号值几乎无影响，但可以将系统噪声降低至原来的 m－1/2倍。因此，该方法可将系统的信噪比提高至原来的 m1/2倍，并能有效降低系统的 NETD，提高系统灵敏度。该方法为改善长波红外高光谱成像系统成像效果提供了一种方案。

土壤高光谱技术具有方便快捷、 无破坏、 成本低等优点, 已被广泛应用于估算土壤有机质含量(SOMC)。 然而, 野外测量的土壤高光谱数据因受外部环境因素(土壤湿度、 温度、 表面粗糙度等)干扰, 导致SOMC估算模型适用性有待提升。 土壤含水率(SMC)是影响野外测量高光谱的最主要的障碍因素之一, 它的变化严重影响可见-近红外(Vis-NIR)光谱反射率的观测结果。 因此, 消除SMC对高光谱数据的干扰是提高土壤高光谱估算SOMC模型预测精度的关键环节。 以江汉平原潜江市潮土样本为研究对象, 在室内人工加湿土样, 分别获取6个SMC水平的土壤高光谱数据, 采用标准正态变换(SNV)对光谱数据进行预处理, 基于外部参数正交化法(EPO)去除土壤水分对高光谱的影响, 利用偏最小二乘方法(PLSR)建立并对比EPO处理前、 后不同SMC水平SOMC反演模型。 结果表明, 土壤水分对Vis-NIR光谱反射率有显著的影响, 掩盖了SOMC的光谱吸收特征； EPO处理前不同SMC水平的光谱曲线之间的差异较为明显, 而EPO处理后的各SMC水平的光谱曲线形态基本相似； 采用EPO处理后的土壤高光谱数据建立SOMC估算模型, 预测集的R2p, RPD分别为084和250, 其精度与EPO处理前所建模型相比有较大提升, 表明EPO算法可以有效去除土壤水分的影响, 从而提升SOMC的估算精度。 对定向去除外部环境参数对土壤高光谱影响进行了实证, 为完善野外原位获取SOMC信息技术提供理论基础。