针对现阶段星载遥感器高精度定标的需求, 研制了高空光谱辐亮度仪, 可应用于辐亮度法替代定标, 提升定标精度。该仪器光谱范围为400～2500 nm, 搭载在高空气球平台上能够在18～35 km高空中直接对地测量反射辐亮度。该仪器光机系统主要由前置一体式镜筒、色散模块和光机温控模块组成。为了验证该高空光谱辐亮度仪的可靠性与测量数据的准确性, 在青海大柴旦开展了该仪器与美国 Spectra Vista 公司SVC光谱仪的比对实验以及高空飞行实验。实验结果表明: 在地面测量中两台仪器所测辐亮度具有良好的一致性, 二者偏差普遍在± 1%以内, 最大偏差在± 3.5%以内; 在高空飞行实验中, 研制的辐亮度仪在25 km高空中平稳飞行6 h, 获得了高空测量辐亮度, 各模块与探测器温度均稳定保持在设定值。实验结果验证了整个仪器的可靠性, 表明所研制的辐亮度仪满足对卫星遥感器的高精度定标需求, 适合于高空高精度测量。

针对单层硼烯吸光效率低的难题，提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件，通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式，深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明，所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率，相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度，将器件在x和y偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%，对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外，通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点，可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。

利用自主研制的地表反射自动监测光谱仪 (ARMS) 和可见-短波红外光谱辐照度计 (HIM)，实现了嵩山遥感定标场内三种灰阶靶标反射率的自动测量，并与使用ASD便携式光谱仪人工测量的靶标反射率开展了比对。两种方法的比对结果表明：在400～1600 nm范围内，自动化测量与人工测量的反射率数据在非大气吸收波段的相对偏差优于 ±2%。进一步基于自动化设备的观测数据，分析了2019年10月至2020年11月场地内的靶标反射率。分析结果表明，受环境变化的影响，嵩山场内灰阶靶标的反射率也会发生变化，且反射率的变化趋势与波长范围及测量区域有关。在整个波段范围内，反射率的标准偏差在 ±2.5%以内。该工作的开展为基于嵩山遥感定标场的自动化、高频次在轨辐射定标提供了有力的技术支撑。

鉴于目前场地双向反射分布函数测量的非便携性和低效性，开展了基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的研制。该系统主要由多旋翼无人机和可见-短波红外光谱仪组成，其中光谱仪的观测镜头由高精度无人机云台控制。光谱仪采用两个波段探测单元，整体光谱覆盖范围为400～1700 nm，两个探测单元均以平场凹面光栅分光、线阵探测器探测信号，两个探测单元的光谱分辨率分别优于3 nm和12 nm。为验证基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的综合性能，利用该测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量。试验结果表明，该便携式测量系统可以大大提高场地双向反射分布函数的测量效率，为场地双向反射分布函数测量的未来发展提供了有益参考。

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题，开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度，利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率，将其与人工利用ASD型光谱仪测量的地表反射率进行对比，并对地表反射率计算的不确定度进行分析。研究结果表明，SRBC法定标系数计算的ATR反射率与ASD型光谱仪测量的相对偏差优于1.4%，反射率计算不确定度优于2.78%~4.35%，SRBC法在实际应用中具有较高的精度和系统优势。将SRBC定标系数应用于卫星自动化替代定标，近3年的自动化替代定标结果与AQUA/MODIS星上定标系数具有很好的一致性，各通道单次定标相对偏差基本在5%以内，平均百分偏差优于3.58%，能很好监测跟踪卫星载荷的运行情况，验证了SRBC法的有效性和适用性。