长波红外探测器存在暗电流大、背景高的特点, 需要设计大电荷容量的读出电路。采用分时共享积分电容的电路结构, 在面阵焦平面的有限单元面积中设计了一种高读出效率、大电荷容量的320×256长波红外焦平面读出电路。电路输入级采用电容反馈跨阻放大器(CTIA)结构, 具有注入效率高、噪声低、线性度好的特点。基于CSMC 0.35 μm 标准CMOS工艺模型进行了模拟仿真以及版图设计完成后的后端仿真, 电路输出电压范围大于2 V, 非线性小于1%, 帧频为100 f/s,采用分时共享积分电容电路结构后, 像元有效电荷容量达到57.5 Me-/像元。

中波与长波探测器的光电流及动态输出阻抗存在数量级的差别。为满足积分时间及读出信号信噪比的要求，采用像元间多电容共享的方案，设计了一种高集成度的320×256双色红外焦平面读出电路。该电路选用直接注入(DI)结构作为中波输入级，而长波输入级则选用了缓冲注入(BDI)结构。其缓冲放大器采用单边结构，具有高增益、低功耗、低噪声的特点，降低了输入阻抗，提高了注入效率。基于HHNEC 0.35 μm 2P4M标准CMOS工艺，完成了芯片的设计与制造。经测试，引入电容共享方案后其有效电荷容量达到70 Me-/像元，电路各项功能正常，在光照条件下，芯片呈现出高的灵敏性。在2.5 MHz读出速率下，中波及长波输出电压范围均大于2 V，非线性小于1%。在100 f/s帧频下，整体功耗小于170 mW。

为了实现红外焦平面数字化输出，设计了一种集成片上模数转换的焦平面读出电路，包括一个512×512的读出电路单元阵列和列共享的逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR ADC)。单元读出电路采用了直接注入(DI)结构作为输入级，输出的信号通过多路传输送到模数转换器。设计的逐次逼近型的模数转换器中的比较器采用的是由前置放大器、锁存器、自偏置差分放大器和输出驱动器组成的高速比较器，数模转换器(DAC)采用的是三段式的电荷按比例缩放和电压按比例缩放相结合的结构。在Cadence和Synopsys设计平台下对模拟和数字部分电路分别进行设计、仿真与版图设计。电路工艺采用GLOBALFOUNDRIES公司0.35 μm CMOS 3.3 V工艺加工流片。测试结果显示SAR ADC有效位数为8.2位，转换频率超过150 k Samples/s，功耗低于300 μW，满足焦平面100帧频以及低功耗的需求。

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调Q Nd∶YVO4激光器作为抽运源，在晶体温度为30 ℃、极化周期为29.5 μm条件下，当抽运功率为1 008 mW时，获得了平均功率为238 mW的信号光输出，其光-光转换效率为23.6%，最窄脉冲宽度约为9.3 ns，相对抽运光脉宽被明显压窄.