为了探究长波红外激光对红外凝视成像系统HgCdTe红外探测器组件的损伤机理，在ANSYS软件仿真研究的基础，开展了9.3 μm激光对HgCdTe红外探测器损伤效应实验。通过利用ANSYS软件建立了激光辐照HgCdTe红外探测器的有限元理论仿真模型，获得了9.3 μm脉冲CO₂激光照射下探测器模型的温升分布，以是否达到熔融温度为判定依据，得到探测器件的仿真损伤阈值。通过开展外场实验获得HgCdTe红外探测器真实工作环境下的损伤阈值，整理并分析实验结果得到HgCdTe红外探测器组件的实验损伤阈值。研究结果表明，基于有限元理论仿真得到的HgCdTe红外探测器模型的损伤阈值为0.54~1.1 J/cm²，与实验得到的损伤阈值0.69~1.23 J/cm²结果较为一致。仿真结果和实验结果均和Bartoli理论的计算结果符合得较好， 验证了模型和实验结果的合理性。

多光谱测温法是通过测量多个光谱辐射信息并采用相关的理论与算法反演出辐射体真实温度(真温)的过程。 光谱发射率求解仍然是多光谱测温法的重点和难点, 从理论上必须已知足够多的光谱信息才能获得辐射体的真温。 考虑到实际辐射体在不同光谱和不同温度时的光谱发射率通常是不一致且光谱发射率的求解又是非接触的辐射温度测量中不可回避的问题, 因此, 开展多光谱发射率的求解和真温反演方法的研究具有很强的科学意义和应用价值。 经过半个多世纪的不懈努力与发展, 光谱发射率求解可以概括为四类模型。 一是灰体假设模型, 认为在真温反演过程中光谱发射率是一个常数或其变化可以忽略不计; 二是波长假设模型, 认为在真温反演过程中光谱发射率与波长之间存在一定关系, 可以用含有波长的表达式代替光谱发射率实现真温的反演; 三是真温假设模型, 认为在真温反演过程中光谱发射率与真温之间存在一定的关系, 将光谱发射率与真温之间建立模型并通过迭代方法来实现真温的反演; 四是建立神经网络模型, 通过神经网络的学习实现真温的反演。 基于真温的唯一性, 在对不同假设模型的分析基础上, 试图寻求一种无需假设光谱发射率模型且具有一定通用性的真温反演方法, 开展以多光谱真温反演算法为核心的研究工作。 概述了传统多光谱真温反演理论与方法的特点, 针对现有的多光谱真温反演过程中光谱发射率模型选择复杂性, 提出了一种有约束优化原理的单目标函数极小值的真温反演方法, 这种方法无需假设光谱发射率模型, 将真温的反演问题转变成求解目标函数极小值的优化问题。 借助于用一个黑体炉并且在黑体炉光源输出端口加装光谱透过率已知的滤波器来模拟辐射源, 实现了基于极小值优化法多光谱高温计真温的反演。 与传统的二次测量法相比, 在相同的初始条件下, 与曾经提出的二次测量法相比, 新方法在反演精度上与二次测量法大体相同, 但在反演速度上得到了较大幅度的提高。

本文对激光空间合束主镜进行优化设计与分析，以抑制强激光空间合束系统主镜热畸变，提高主镜面形精度。首先，对比分析了选择不同材料作为主镜基底的优缺点，从理论上初步确定了主镜材料、镜体厚度、支撑方式和轻量化结构形式；然后，利用有限元方法对空间合束主镜进行了热畸变分析，并结合热畸变结果对镜体结构形式进行拓扑优化设计；最后，对主镜进行重力、环境适应性和基频分析，验证设计的合理性。分析结果表明：6光合束主镜在单束10 kW激光辐照下，随着辐照时间的增加，镜面温升值和P-V值逐渐增大；辐照3 min后初设计主镜表面温度达83.4 ℃，P-V值为155 nm，受镜体结构影响，辐照区内热畸变值不一致，差值约占镜面P-V值的1/6；为改善热畸变的不一致性，提高镜体强度，对主镜进行拓扑优化设计，优化后主镜轻量化达54.5%，辐照区热畸变一致性好，镜面热畸变量减小了近1/3；不同俯仰姿态下，主镜重力变形值基本相同，不足10 nm；环境温度的改变会引起主镜的镜面畸变和平移，稳态温差值越大，主镜面形P-V值和镜面平移量越大；模态分析显示主镜基频满足系统要求。本文研究结果将对激光空间合束系统的设计提供依据。