天基各类光学系统在成像过程中，受卫星轨道变化、姿态角变化等因素以及跟踪速度误差、平台及各运动部件颤振的影响会造成像移。像移会导致图像分辨率降低，图像模糊，严重影响最终的图像质量，因此如何抑制动态像移的影响已成为获取高分辨率清晰图像的瓶颈。目前已有的研究基本都是从单独的应用领域去分析像移的产生因素，没有系统全面的将天基光学系统像移的产生和补偿技术进行综合呈现。本文在简述像移影响机理及像移补偿技术的基础上，对天基成像按照用途分类，详细介绍近年来国内外在对地遥感、空间天文探测、火星探测和空间目标探测成像领域像移影响及补偿的研究进展。通过对国内外研究现状的跟踪分析，预测天基光学成像系统像移研究的发展方向，进一步提升对我国空间光学技术发展方向的理解，为我国航天光学技术和装备的发展提供指导。

新型激光光场成像系统受激光光束光强起伏影响成像像质下降，为抑制激光束光强扰动引起的像质退化效应，先对光场回波信号进行解调处理，再进行多光束相位闭合求解相位闭合系数，然后依据频谱迭代理论，推导建立基于光束光强扰动因子的频谱重建模型，揭示了光束光强扰动因子对光场成像频谱的影响机理。提出了一种基于激光回波光场信号解调比求解方法，抑制光强振幅扰动因子引起的频谱重建误差，间接提高光场重构成像像质，并采用多种像质评估方法进行像质评价。通过仿真和桌面实验平台对回波解调比方法进行了实验验证，结果表明解调比法抑制光强扰动后，重构图像斯特列尔比、峰值信噪比、结构相似度像质评价指标均得到有效提升。该方法可有效抑制光束光强抖动引起的像质退化效应并提高激光光场成像像质，可为光场成像技术像质提升和工程应用转化提供技术支撑。

基于渐变折射率透镜准直器一定程度上可以提高空间光-光纤耦合效率，但会引入光纤与渐变折射率透镜装配误差和渐变折射率透镜间位置误差。鉴于以上两种误差情况，本文提出了修正光纤与渐变折射率透镜装配误差的位移法和基于楔形棱镜和平板玻璃的光束指向调整法。首先运用光线传输矩阵的数学分析方法建立了光线传输模型，分析当光纤与渐变折射率透镜存在距离误差和位置误差下耦合效率的变化，最后利用位移法降低了距离误差对插入损耗的影响，使系统插入损耗降低至0.2 dB。在存在位置误差下利用光束指向调整法降低插入损耗至0.7 dB。这两种方法可以有效提升光纤旋转连接器耦合效率。

针对640×512长波红外制冷型探测器，设计了一种制冷型长波红外光学系统，用于对目标的红外跟踪探测。该光学系统采用二次成像结构以达到100%冷光阑效率，采用锗和硫化锌玻璃材料相结合，实现了像差校正和消色差设计，通过引入高次非球面，很好地校正了系统的高级像差，简化了系统结构。光学系统由6个镜片构成，焦距为400 mm，工作波段为7.7~9.3 μm，视场角为1.37°×1.10°，F数为2。设计结果表明：在空间频率33 lp/mm处，轴外视场MTF>0.24，接近衍射极限，具有较高的成像品质。在−35~+55 ℃工作温度范围内，通过内置调焦镜调焦来保证高温、低温环境下的成像质量，可用于宽温度范围内的红外跟踪探测。

基于外视场拼接原理，研制一套大视场中波红外原理样机。设计一制冷型中波红外光学系统。采用光学系统出瞳与冷屏重合的二次成像结构形式，保证系统具有100%冷光阑效率。工作波段为3.7～4.8 μm，焦距为40 mm，相对孔径为1:2，全视场角为21.74°×17.46°（27.88°），系统总长145 mm。采用孔/反射镜分时成像的外视场拼接，实现2×1视场扩展。设计结果表明：在空间频率21 lp/mm处，轴外视场MTF>0.68，接近衍射极限。系统结构紧凑，成像质量较高。利用原理样机完成可行性和合理性验证。