目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1 000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发，研究了复消色差玻璃组合的选择方法，得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型式，设计出一款放大倍率为20倍、数值孔径为0.3、工作距离为10 mm、齐焦距为60 mm、视场为0.66 mm、工作波长范围为360~1 000 nm的平场复消色差显微物镜。调制传递函数曲线在80 lp/mm处接近衍射极限，场曲校正满足平场的国际标准，其余成像指标也接近衍射极限。公差分析结果表明，该显微物镜满足设计和实际加工要求。

为满足微光像增强器等微光传感器的高精度辐射定标需求，设计了宽动态范围微光照度源。该微光照度源由子积分球、母积分球、可调光阑和圆筒光阑组成。调节可调光阑面积，改变子积分球导入母积分球的辐射通量，实现了光源照度6个量级的调节功能，且保证了光源色温不变。圆筒光阑是具有双微孔光阑和消杂光挡板的筒状结构，可以将积分球亮度光源转化为均匀的照度光源。母积分球上设置了集成了半导体制冷片的硅光电二极管监视探测器，可实现光源照度的监测与设置。开展了宽动态范围微光照度源性能测试，测试结果表明：微光照度源的照度覆盖3.8×10^-6 lx~12 lx，非稳定度小于0.001 8%。

噪声等效光谱辐亮度（NESR）是代表红外遥感器极限探测能力的关键性指标。高灵敏红外遥感器的NESR定标需要高稳定、高均匀和充满视场的红外辐射光源，其光谱辐亮度的不确定度应当显著低于红外遥感器的NESR。针对一种新型的级联积分球型大孔径NESR定标系统，开展了NESR定标不确定度的实验测试研究，评定了绝对光谱辐亮度的量值溯源、积分球输出的均匀性和稳定性等11种不确定性因素的影响。测试结果表明，在规定的303~308 K亮温范围内，主积分球光谱辐亮度的相对不确定度优于0.34%，6~15 μm波段的NESR定标不确定度优于0.1~0.0037 μW·cm⁻²·sr⁻¹·μm⁻¹，验证了新型定标系统应用于高性能红外遥感器NESR定标的可行性。

为满足红外遥感器高精度等效噪声光谱辐亮度的定标要求，在原有的设计基础上改进了红外积分球辐射源研制制造工艺，满足真空低温使用要求。该积分球辐射源采用8组碳纤维石英电热管作为红外辐射介质，实现工作波段覆盖3~15 μm，可调辐射动态范围提升1倍。设计了辐射定标与测量光路，通过比对测量标准腔式黑体辐射源，实现红外积分球辐射源真空低温条件下的辐射定标。定标结果表明：红外积分球辐射源出光口法线Ф200 mm范围内的面均匀性为99.75%，±10°范围内的角度均匀性为99.81%，非稳定性为0.05%。实现了红外积分球辐射源光谱辐亮度输出等色温近线性可调功能，5 μm和10 μm辐亮度可调范围分别达到12.8 μW/(cm²·sr·nm)和1.6 μW/(cm²·sr·nm)。

偏振遥感器的相对光谱响应度和带内光谱响应非一致性是遥感器实验室定标的基本参数。文中利用新型的超连续谱激光作为单色仪的前置照明光源，搭建了一套基于超连续谱激光-单色仪的细分光谱扫描定标装置，可用于偏振遥感器的相对光谱响应度定标。实验中以490 、670、910 nm三个偏振通道作为例，分别在单色仪直接输出光和单色光导入积分球两种状态下，得到通道式偏振遥感器的相对光谱响应度结果，并对两种状态下定标光源的偏振特性进行了测量。实验结果表明，单色仪直接输出光模式下，光源存在明显的偏振度和偏振方位角变化，三个偏振通道的带内光谱响应非一致性分别为0.91%、4.25%和1.06%；而在单色光导入积分球后，光源的偏振度明显降低，此时带内光谱响应非一致性结果分别为0.15%、0.47%和0.57%，说明消偏后的光源能有效适用偏振遥感器的光谱响应度定标，基于超连续谱激光-单色仪的系统级定标装置在偏振遥感器的定标中具有广泛应用前景。

LED外场辐射定标积分球光源基于辐射通量等效理论，用于星载微光遥感器的在轨辐射定标。该定标光源采用12组峰值波长670 nm的LED密集阵列发光单元，每组最大电功率300 W，辐亮度输出达到5.2×10^?2 W·cm^?2·sr^?1，通过等效辐射通量面积校正后，能够适用于10^?9 W·cm^?2·sr^?1量级的微光通道在轨定标。光源的参数检测结果表明：定标光源角度均匀性在±30°以内优于99.6%，平面均匀性优于99.7%，1 h内稳定性优于99.9%，具有优良的辐射特性。在敦煌中国遥感卫星辐射校正场对VIIRS微光通道进行了在轨实测试验，在轨响应结果为8.27×10^?9 W·cm^?2·sr^?1（含月光贡献和大气影响），证明了该外场微光定标光源辐射量值设计的合理性。

研究了BBO非线性晶体温度变化对自发参量下转换相关光子输出角度和转换效率的影响，以此获取BBO非线性晶体适宜的工作温度，从而降低温度对系统长期稳定性的影响.根据实验需求设计晶体夹持和温控系统，通过ANSYS热分析保证系统的可行性和可靠性.之后改变晶体加热温度，在温控精度不低于±0.03℃条件下测量相关光子输出角度和不同光束质量下光子数率随温度变化曲线.结果表明随着晶体温度的升高，相关光子输出角度随温度增加呈正比例减小趋势，该结果与理论计算结果相符.同时晶体从25℃升温至55℃可提高较差光束质量光子数率约34%，55℃以后，温度增长在较小比例提高光子数率的同时会极大的提高测量的背景噪声.综合可知，BBO晶体在工作过程中使用温度以55℃为宜.