为了处理宽动态范围的激光脉冲回波信号, 设计了一种带有自适应增益控制技术的模拟前端。通过分段调节跨阻放大器的跨阻增益, 实现了在1 μA~1 mA范围内输入电流与输出电压近似线性的关系。提出了自触发使能方法, 可以在没有外部清零信号的情况下连续接收回波信号。提出了一种新型差分移位时刻鉴别电路, 能有效减小行走误差。电路采用0.11 μm CMOS工艺设计, 后仿真结果表明, -3 dB带宽为530 MHz, 最大跨阻增益为103 dBΩ, 等效输入噪声电流谱密度为6.47 pA·Hz-1/2@350 MHz, 输入动态范围为60 dB, 功耗小于100 mW。该模拟前端电路设计适用于飞行时间脉冲激光雷达。

时间数字转换器(Time-to-Digital Converter, TDC)是一种将连续时间信号转换为数字信号输出的器件, 是飞行时间(TOF)激光雷达中的关键部件。在利用计数器粗采样和多相位内插细采样的传统结构上, 设计了一种基于相位内插的双级粗细结合型时间数字转换电路, 并增加了双回波接收通路来接收多脉冲回波信号, 在此基础上设计了一款17通道多路TDC系统芯片。芯片采用CMOS 0.11μm工艺设计, 版图面积为0.6mm×3mm。后仿真结果显示, 在1.2V电源下其功耗小于100mW, 单输入精度平均值为51.7ps, 动态范围为3.4μm, 且线性度良好。该TDC芯片适用于飞行时间脉冲激光雷达的信号计时。

光学系统调焦是保证光电测量系统获取高质量图像的重要步骤之一。当对目标跟踪成像时光电测量系统不能及时调焦，获得的模糊图像对目标姿态、跟踪、识别和辐射特性测量造成很大的影响。在总结地基靶场检测调焦方法的基础上，设计了一种新型的相位-图像复合被动检测调焦结构。检测调焦系统对获取的图像信息进行处理，采用自动搜索算法，计算出需要的调焦量，最终找到最佳焦面位置。检测调焦样机的调焦对比试验发现，该系统的相位调焦精度优于0.08 mm，复合调焦精度优于0.02 mm，可以有效提高系统的调焦效率。

为了满足人类对地观测和宇宙探索的更高性能要求, 空间望远镜反射镜口径已经从米级向十米量级迈进, 呈现不断增大的趋势。大口径反射镜支撑与反射镜面形精度和稳定性直接相关, 是决定空间望远镜实际观测能力乃至任务成败的关键技术之一。首先对大口径反射镜的三种主要支撑形式进行了介绍并做出适用性比较。在此基础上, 从影响反射镜支撑设计的各个因素出发, 讨论了反射镜支撑的设计原则。然后结合设计原则的讨论和国内外研究进展对支撑点数量和位置优化、无热化设计、无应力装配设计等大口径反射镜支撑关键技术及发展方向进行了探讨, 期望对我国大型空间望远镜的研制提供借鉴, 在新一轮空间探索热潮中实现跨越发展。

基于复频域光学相干层析成像(CSD-OCT)系统在参考镜虚像位置附近成像分辨率高的特点，采用移位复用复频域光学相干层析成像方法，通过将参考镜虚像位置依次移到样品特定待测深度，获取整个样品感兴趣深度区域的高质量成像。进一步结合横向扫描，对多层堆叠的盖玻片样品进行了移位复用层析成像实验，结果表明，将参考镜虚像位置移到样品内部指定探测位置附近进行去镜像层析成像，可以获得该区域更加清晰的层析成像结果。该方法可以获得更深的有效探测深度，灵活地实现样品指定深度的有效成像探测，也充分利用了光学相干层析成像系统的带宽。