针对光通信终端的光学表面污染, 研制了10 MHz镀铝石英晶体微天平(QCM), 用于实时检测真空试验中的污染量以保证光通信的可靠性。该装置通过引入参考晶体消除环境因素的影响, 并降低对其控温精度的要求, 其理论质量灵敏度可达10-9g/cm2。经过绝对标定实验后, 其实际质量灵敏度为10-8g/cm2, 满足应用需求, 且成本低, 实用性好, 可用于星上或地面污染检测。文中依据不同的污染源工作温度, 分别在32 ℃高温恒温段, 32 ℃~-27 ℃降温段, 低温保持段及-2 ℃~32 ℃升温段进行了污染沉积量的检测。结果表明: 在试验初期的高温恒温段, 污染源与敏感表面温差高于0 ℃, 15.75 h内单位面积污染沉积量为1.68×10-4g/cm2; 在低温保持段, 温差一直低于-22 ℃, 23.37 h内单位面积污染解吸附量为1.08×10-4g/cm2; 真空试验的总污染沉积量为2.7×10-5 g/cm2。得到的结果证实了该QCM用于污染量检测的有效性。文中还初步分析了真空试验下的污染沉积过程, 为光学表面污染的预估与防护提供了依据。

研究了电子辐射剂量对CMOS图像传感器性能的影响, 性能参数为平均暗电流输出和光强响应度。搭建了电子辐射场和光强响应度的测量系统, 在器件处于工作状态和非工作状态下分别对其辐射, 辐射剂量为: 5×103 rad、1×104 rad、7×104 rad、1×105 rad、5×105 rad。对于暗电流, 当辐射总剂量超过7×104 rad~1×105 rad之间的某一个阈值时, 暗电流随着辐射剂量的增长基本呈线性增加;光强响应方面, 当器件处于非工作状态接受辐射时, 辐射剂量对光强响应影响不大;当器件处于工作状态接受辐射时, 辐射剂量超过7×104 rad, 光强响应曲线会下移, 斜率减小, 灵敏度降低。理论分析后, 得到了暗电流随电子辐射剂量的变化模型。研究表明: 长期工作于空间环境下的CMOS图像传感器, 容易受到辐射总剂量效应的影响, 需采取一定的防辐射措施。

光学表面沾染是导致光学成像系统成像质量降低的重要因素之一。对光学表面被直径d=0.3 mm而颗粒间距不同的颗粒沾染的成像系统进行了测试,相应的分辨率值由奥林巴斯公司编写的软件HYRes 3.1给出。然后采用时域有限差分方法(FDTD)计算了相应的前向散射光强分布。结果表明,随着沾染颗粒间距的减小,前向散射光强的最大值在数值上变化不大,但位置更加远离成像面中心,而且光能更加集中于某些点上,分辨率随之减小;当颗粒间距达到一定值时,分辨率严重降低以致无法由软件读出,而前向散射光的最大值也迅速下降,且几乎位于成像面边缘。因此,在光学表面沾染量较小、不足以造成光能传输率明显改变的情况下,沾染颗粒衍射引起的光能分布的改变可以导致光学成像系统成像质量的降低。

空间光通信系统天线表面的颗粒沾染能够导致光通信系统光学性能的变化。利用时域有限差分法（FDTD）建立了空间光通信系统天线表面沾染模型,考虑到空间光通信远场发射、远场接收的特点,在直接利用FDTD法得到近场光强分布的基础上,进行了近场-远场变换。实例计算表明,对于一定直径的微粒,当颗粒间距达到某一值时,近场光强分布为具有一定数值的直线。然后以此光强分布为参考,计算了微粒直径相同、入射波长不同时所对应的颗粒间距最大值。结果表明,rλ时,波长越长,对应的颗粒间距越大。在进行空间光通信系统的防护设计时,如果载波波长较长,应尽量减少光学表面大颗粒的形成。

提出了一种多传感器联合探测天基目标的方法。该方法利用地基雷达预测目标飞行轨道,给出目标飞行轨迹,使天基探测设备在一个置信度较高的区域搜索;然后,结合天基平台的红外探测、主动激光探测以及可见光探测方法,保证在不同背景下获得高的目标捕获概率。有效孔径为0.5 m时,在现有设备的技术能力下,得到如下结论:太阳光照射正常时,CCD探测在距离上有明显的优势,融合后的结果几乎完全取决于可见光探测方式;正照射角>90°或无太阳光照射时,联合探测能力与激光束散角有关;而当束散角≤0.5 mrad时,采用主动激光探测更优。本研究为实施天基目标的瞄准探测提供了一条新的途径。

以60Co为辐射源, 通过地面辐射模拟实验, 对掺铒和铒镱共掺两种光纤放大器的性能变化进行了对比分析。实验结果表明, 在总剂量为40 krad的低剂量轨道辐射环境中, 信号光通过这两种光纤放大器后, 其中心波长及半宽都没有发生显著变化, 这为光纤放大器能够应用于空间光通信提供了保证; 在辐照过程中掺铒光纤放大器的增益下降3.91 dB, 而铒镱共掺光纤放大器的增益下降17.60 dB, 表明镱离子的存在使得铒镱共掺光纤放大器的抗辐射性能要明显弱于掺铒光纤放大器, 这也为不同发射功率下的空间光通信系统在选择合适类型的放大器时提供了一个有益的参考。

电子辐射是空间辐射环境的重要组成部分, 也是地面模拟空间辐射环境的重要手段。为了研究半导体激光器在空间辐射环境下应用的可行性, 通过电子加速器的电子辐照模拟空间辐射环境, 以研究半导体激光器总剂量效应。实验结果表明, 半导体激光器的阈值电流随着辐照剂量的加大而增加, 斜率效率在106 rad之前随着辐射剂量的加大而略有增大。退火观测期间, 阈值电流在最初的两周内震荡变化, 总体趋势为增加, 直到两周后趋于稳定。对于接受辐射剂量较低的半导体激光器, 在实际使用中可以采用电流补偿的方法来消除辐射对其阈值及斜率产生的影响。

针对目前一些红外焦平面阵列(IRFPA)成像系统动态范围较小的问题.分析比较了国内外在系统动态范围扩展方面的研究及其优缺点.介绍了通过自适应调节系统积分时间的工作方式来调整动态范围的方法.包括3个方面的内容:采用对获得图像进行特征判断的方法获取调整依据;结合LMS自适应滤波技术给出了调整算法;由于积分时间的变化会对系统非均匀性产生影响,结合两点校正法提出了一种简单可行的非均匀性问题的解决方案.最后,对整体方案进行了实验验证,通过实验证明了自适应动态范围调整方法的可行性.并获得了较好的效果,成像质量有明显提高.

红外焦平面成像器件的光谱响应率是天基红外遥感的基本物理指标。为了准确应用该项参数去除器件在制造工艺中的不均匀性对产品质量的影响，必须在系统使用之前对其重新标定，获取真实值。总结了目前较为普遍的IRPFA产品光谱响应率标定方法，通过比较选择标准代替法对产品进行标定。根据所得到测量数据，分析了其可能存在的误差，总结了在对IRPFA产品进行标定时应注意的问题。同时提出了一种调整积分时间的方法，以弥补有些波段标定黑体辐射功率过低带来误差过大的缺陷。

空间目标探测与识别技术是空间资源开发、空间安全等方向应用的前提条件。其中光电系统又可以提供高精度、高准确性的探测。介绍了目前各国应用的多种地基和天基空间目标探测与识别系统，并对各系统的性能进行了详细的分析和总结。在此基础上讨论了空间目标探测领域所涉及到的各种关键技术及相应的需求方向。最后给出了未来空间目标光电探测系统的发展趋势。