对基于InGaAs材料体系的金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal, MSM)光电探测器进行设计, 并对其暗电流、光电流、电容以及截止频率等性能参数进行仿真。通过添加InAlAs肖特基势垒增强层, 将探测器的暗电流减小到了pA量级。仿真结果表明, 探测器在光照下有明显的光响应, 通过合理设计器件结构, 探测器的工作频率可以达到1.5 THz。制备了探测器样品, 并对其暗电流和光响应进行了测试, 测试结果与仿真结果基本吻合。

在高分辨力光学系统中, 光学元件偏心引起的光学系统初级像差特性已经成为系统设计和装调必须要考虑的因素, 文中拟从分析透镜横向失调量对像差影响的基础上, 提出了一种考虑像差特性影响的光学零件装调校正方法。在考虑光学元件偏心对像差的影响的情况下, 推导了光瞳中心位置和像面中心位置随透镜偏心程度的变化, 建立了光学系统失调校正量和像差增量之间的数学关系, 提出了一种基于像差理论的透射式光学系统横向失调校正方法, 可以弥补现有高斯光学校正方法的不足。以三透镜准直系统为例, 利用ZEMAX软件仿真验证了文中方法的有效性, 实验表明该方法所选择的调整方案在所有调整方案中引起的像差增量最小, 降低了校正过程中对光学系统成像质量的影响。

随着高分辨力光学系统应用领域的不断拓展，光学元件的高精度装配要求和高精度的设计要求一样，已成为光学系统分辨力的决定性因素。现有的高斯光学校正方法仅考虑物像位置关系的调整，已不能满足光学系统的调整要求，光学仪器的调整理论需要同步发展。考虑像差对光学系统失调的影响，提出了一种基于像差理论的(透射式)光学系统失调校正方法：分析了单透镜轴向位移引起的像差变化规律，给出了像差影响系数的定义; 在此基础上，通过反演计算像面位置误差和放大率误差所需的透镜调整量，数学推导出了基于像差约束条件的光学系统失调校正公式。以三透镜准直系统为例进行了仿真实验验证，证明了将像差约束引导到校正方法中，能够同时满足高斯光学特性的要求和像差增量最小的要求。

为了保证望远镜装配完成后的成像质量和其他关键指标，提出基于像差校正的望远镜装调方法。首先利用Zemax建立光学系统模型，模拟光学零件失调状态，分析各零件的每种失调状态对各类像差的影响情况，进而定量计算光学零件对系统像差的敏感矩阵，得出系统失调特性，拟定最佳装调方案。在此理论分析的指导下，进行基于星点检验法的装调实验，装调后仪器各项指标达到要求，分辨率优于技术指标要求7.5″，验证了基于像差校正的光学系统装调方案的可行性。

为解决红外迷彩对传统热成像系统的干扰问题,达到在战场上识别红外伪装目标的目的,进行了长波红外偏振成像与光强图像融合的实验研究。采集了典型战场背景的长波红外偏振图像,利用MATLAB编程对红外偏振图像处理得到了长波红外偏振度图像,进一步对偏振度图像和光强图像进行了融合。实验结果表明,红外偏振度图像比原始红外图像的灰度均值提高了53%,灰度标准差提高了90%,平均梯度提高了2.04倍;融合后的图像比红外偏振度图像的灰度均值提高了15%,灰度标准差提高了4%,平均梯度提高了17%。

为解决红外伪装对传统热成像系统的干扰问题, 达到在战场上识别红外伪装目标的目的, 提出一种基于选通偏振成像的红外伪装识别方法。红外偏振图像的获取通过扫描机构对4个固定放置的偏振片选通实现。实验结果表明, 该方法可以4帧/s的频率实现对场景红外偏振度图像的获取。得到的红外偏振度图像与原始红外辐射强度图像相比, 灰度均值提高了14%、灰度标准差提高了42%、平均梯度提高了98%。

研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响，对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下，将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联，给出了计算氙灯放电特性的改进公式，并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况，计算结果表明：损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降，闪光时间缩短，显著影响激光泵浦效率; 电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象，影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明，电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧，验证了理论分析的合理性。另外，实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。

为了降低激光告警系统的虚警率, 提出了一种基于非扫描式F-P标准具结构的光学虚警抑制方法。该方法采用相干长度作为判据, 因此可大大抑制背景辐射的干扰。通过计算机仿真验证了该方案的可行性。对该方案中的关键技术F-P标准具的设计进行了详细讨论, 定性分析了F-P标准具结构参数对其工作性能的影响, 并通过实验优选确定设计参数。结果表明, 该方案结构简单, 可有效排除非相干光的干扰, 光学虚警率近乎为0, 漏警率小于0.25%。

曲率波前传感器已被用于天文自适应光学和光学度量等领域。在这些领域使用时都假设入射波前光强均匀，但这种假设与曲率传感技术的基本原理不一致。利用傅里叶光学理论，给出了光强不均匀情况下曲率波前传感器的曲率信号解析式，并利用光强均匀和不均匀情况下的信号表达式对探测高斯光束时的信号误差进行了数值分析。结果表明：曲率波前传感器探测高斯光束时存在一定误差，相位分布为4阶Zernike多项式时，误差最大，且阶数越高，误差越小；分区平均曲率信号误差较小，一般在10％以下。

自适应光学系统要求波前传感器能实现动态实时测量，曲率波前传感技术符合这一发展要求。一种新型的基于扭曲衍射光栅的曲率波前传感器在探测装置的实现方法方面具有较大优势，其波前重构已应用于光学度量。根据衍射光学理论，对其探测信号进行数值模拟，并利用Neumann边界条件的Green函数法对其波前重构进行数值模拟。结果表明：Green函数法归结为2矩阵相乘，计算速度快，达到实时重构要求； Green函数法对阶数不高的Zernike多项式重构效果较好；影响重构误差的主要因素是光强梯度的边界噪声。