以失配角为例，与相同尺寸的单点探测器比较，理论结合数值计算分析了空间相位畸变对非成像阵列探测器的影响。结果表明，阵列中各单元信号的附加相位将严重影响这种探测方式的性能。因此，就空间相位畸变而言，简单的线性叠加方式不足以克服其影响。根据分析结果指出，若能通过一定方法消除阵列中各单元输出信号的附加相位，即使在空间畸变很严重的情况下，非成像阵列探测器仍然可以大幅提高系统的信噪比。丰富了非成像阵列探测器在外差探测领域的研究，对其应用具有一定的指导意义。

针对320×240像素非制冷红外焦平面探测器, 设计了一个工作波段为3.7 μm~4.8 μm的红外变焦光学系统。该系统由6片全球面透镜组成, 采用硅和锗两种常见的红外材料, F数为2.5, 后工作距为20 mm, 可以实现15 mm~150 mm范围内连续变焦。设计评价结果表明: 光学系统在探测器奈奎斯特频率16 lp/mm处, 变焦范围内全视场MTF大于0.6, 0.7视场MTF接近0.7, 整体接近衍射极限。焦平面探测器敏感元能量集中度大于70%, 具有大相对孔径、长工作距、全球面的特点。在-20 ℃~60 ℃温度范围内, 成像质量满足设计要求。

为了满足新形势下闭路监控系统(CCTV) 对拍摄视场和高清分辨率的要求, 设计了一款复杂化的反摄远型全球面结构的CCTV镜头。该镜头的全视场为80°, F#为3, 焦距为5 mm, 光谱范围为486 nm~656 nm。采用像元尺寸为7.5 μm×7.5 μm, 1.27 cm(1/2英寸)的CCD成像。该镜头在奈奎斯特频率67 lp/mm处, 全视场MTF接近0.65; 在1/2奈奎斯特频率处调制传递函数(MTF) 大于0.85; 在220 lp/mm处, 全视场MTF大于0.3, 已经接近衍射极限。镜头像面波前PV值为0.077 9λ, RMS为0.015 9λ, 达到了瑞利判据的要求。设计评价结果表明, 该镜头像差校正满足CCTV监控镜头的成像质量要求。

针对使用阈值方法反演云相态存在的不足，本文提出了一种基于Self-Organizing Feature Map(SOFM)神经网络的云相态反演方法。采用覆盖中国地域的FengYun-3A/Visible and InfRared Radiometer(FY-3A/VIRR)多光谱图像开展了云相态反演实验。实验结果表明：SOFM 神经网络方法与K-means 方法的结果具有较好的一致性，且SOFM神经网络方法反演云相态的准确性优于FY-3A 业务产品。此外，SOFM 神经网络方法反演云相态所需时间仅为FY-3A 业务产品的约1/3。

受视场角限制，由单点探测器构成的外差系统不能充分接收信号光功率。若用阵列探测器代替单点探测器进行探测，可以增大接收视场，从而增强接收的信号光功率。在考虑到热噪声、光电流饱和效应的前提下，对这种阵列探测系统的信噪比进行了分析。结果显示，相对于单点探测系统，阵列系统能较大幅度地提高信噪比。分析结果指出，由于叠加的热噪声存在，当阵列中单元数增加到一定数量后，信噪比不能得到进一步提高。还对非等相位叠加因素对系统性能的影响进行了分析。由于系统输出信号是各探测单元输出信号的叠加，实际应用中不可能实现完全的等相位叠加，通过数值计算，分析了该因素的影响，并指出它可以在硬件设计过程中得到有效控制。

针对目前的非局地热力学平衡(NLTE) 大气辐射传输模型计算速度慢的不足,引入了计算速度快、计算精 度较高的带模式算法,并建立了大气的NLTE临边辐射快速计算模型。首先基于分子上下能级布居计算了 大气振动温度廓线。然后依据大气的动力学温度、振动温度与配分函数计算了偏离系数和吸收截 面因子。最后提出了半球累加方法解算NLTE临边辐射传输方程。计算分析了1976 U.S.大气模式下 的大气振动温度与吸收截面因子廓线,并给出了典型切向高度时CO2 15 μm波段在白天的临边辐射 亮度。通过基于逐线积分算法的SHARC模型,验证了本模型计算结果的正确性。本模型进行一次NLTE辐 射计算仅需耗费数秒,且具有理想的光谱分辨率(1 cm-1)。

为了实现大振幅、高带宽振动的非接触精密测量, 本文提出了一种全新的光学测量系统。两束相干光的远场干涉条纹位置与两束光之间相位差有关, 相位差的变化将引起干涉条纹移动。获取主条纹的位置, 可以计算两束光之间的相位差, 基于此可以还原物体的振动位移量。对振幅为 10 μm的单频余弦信号以及频率为 44.1 kHz的声音信号仿真还原结果表明, 本文所提光学系统和还原算法可以还原出亚微米级的振动信号, 并能准确还原出音频信息。

空间失配角是影响外差探测的主要因素之一，很小的角度失配就会导致中频信号极为微弱。通过分析提出，外差信号的振幅可以视为探测器量子效率分布函数的傅里叶变换，基于此提出一种单元增益可调的阵列探测器接收方法。该方法通过设置阵列中探测单元的增益系数，使阵列有效量子效率分布函数的频谱特性匹配信号光与本振光形成的干涉光场，以此提高存在失配角时的中频信号的强度。通过对有效量子效率分布函数的调整，匹配不同角度入射的信号光，即可达到高速扫描探测的目的。

介绍了采用国产光纤光栅研制的全光纤激光器，单端泵浦获得468 W的连续激光输出。从理论上分析了光纤光栅的反射率与波长的关系，计算了输出谱宽值，与实验测得的数据相符。全光纤激光器的光-光转换效率达到70%，且随着功率的增加，光纤光栅的中心波长有向长波方向漂移的趋势。在最高输出功率下180 s之内输出功率波动在0.04%以内。

卷云一般分布在对流层上部到平流层下部,主要由各种形状的冰晶粒子组成。卷云散射特性的研究利用了前期建立的单个冰晶粒子散射性质数据库,并且假定卷云中粒子谱分布符合Γ分布,计算得出可见光波段卷云平均散射性质:消光效率因子、吸收效率因子、单次散射反照率、非对称因子与有效尺度以及波长的变化关系。其次对计算得出的变化曲线进行分析得出了对应结论。卷云散射特性的研究对MODIS卫星遥感反演卷云的光学厚度,以及其他卫星遥感数据校正具有非常重要的指导意义。