数字微光器件作为新一代微光夜视装备的核心器件，相比于传统真空微光器件因具有数字化输出的优势而备受各国重视。本文综述了低照度CCD（charge-coupled devices）/CMOS（complementary metal oxide semiconductor）、科学级CMOS、像增强型CCD/CMOS、电子倍增CCD及电子轰击APS（active pixel sensor）/CCD等数字微光器件的研究现状，分析了数字微光器件的应用情况。最后，提出了微光技术和数字微光器件的发展趋势。

电子轰击有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor, EBAPS）作为真空-固体混合型微光器件，其性能和工作寿命一定程度上取决于器件内部真空度保持情况。分析造成EBAPS器件真空度下降的原因，推断出真空度恶化的严重后果，提出提高和保持EBAPS器件内部真空度的手段，通过搭建超高真空除气系统对EBAPS器件中核心部件电子敏感CMOS部件的放气特性进行了研究，并根据研究结果得到最佳的除气工艺参数，为EBAPS数字化微光器件的制备提供了技术基础。

高灵敏度电子轰击有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor, EBAPS）既有真空成像器件的高增益、高灵敏度特性，又有固体成像器件的数字化特征，极大地提升了夜视成像水平。该文基于三色液晶可调制滤光片(liquid crystal tunable filter, LCTF)搭建了自然感彩色微光EBAPS成像系统，并根据微光图像特性，对系统获得的彩色图像进行了灰度拉伸、白平衡、色彩校正等色彩增强处理。实验结果表明：该系统可实现反映景物本身颜色特点且具有自然感的低照度彩色成像，有效提升夜间对目标景物特点的观察效果，可以在5×10^?4 lx照度下实现彩色成像。

为了实现用于深空低冷目标探测的长波红外折反射式光学系统的进一步轻小型、低辐射和大视场，对局部制冷光学系统、拓扑优化金属基反射镜设计、增材制造、金属基光学加工与表面改性等进行研究。首先，设计完成了紧凑型局部制冷折反射式光学系统，口径为55 mm，焦距为110 mm，视场达到4°×4°；其次，利用拓扑优化理论，设计完成了主镜组件、次镜组件和连接筒，三阶和四阶模态达到1213.7 Hz；接着，采用增材制造、单点金刚石车削、表面改性、表面镀金等手段完成前组光学元件的研制，利用定心装配工艺完成光机装调；最后，对光机装调后的系统性能进行了测试。测试结果表明：光学系统全视场范围内调制传递函数均达到衍射极限，重量仅为96.04 g。金属基增材制造方法可以作为提升光学系统性能的有效手段。

为提高激活后GaAs光阴极的稳定性，延长微光夜视器件的工作寿命，围绕Cs/O激活方法和衰减特性进行实验研究。通过对比传统“yo-yo”激活法和改进“yo-yo”激活法在Cs/O激活光电流、光谱响应以及光照衰减方面的差异，发现采用改进“yo-yo”激活法的GaAs光阴极光谱灵敏度更高且稳定性更好。利用四极质谱仪监测真空腔内残气成分和分压强变化，基于衰减模型拟合光电流实验曲线，求得不同残气成分对GaAs光阴极性能衰减影响的权重因子。结果表明水蒸气和二氧化碳的影响最大，甲烷和一氧化碳次之，氢气几乎不产生影响，而其它碳氢有机分子也会产生负面影响。总体看来，改进的“yo-yo”激活法对GaAs光阴极表面吸附含氧气体分子造成的性能衰减具有明显的改善效果，这将有助于提高微光夜视器件中GaAs光阴极的稳定性。

随着微光夜视技术不断发展，微光夜视器件呈现出了品种多、性能差异大、应用领域广的特点，如何从众多的微光夜视器件中梳理出其发展主线，已成为微光夜视器件从业者的研究热点。回顾了零代、一代、二代、三代、超二代微光夜视器件的发展历程，总结归纳了行业公认的零代、一代、二代、超二代、三代微光夜视器件的划代方法，并提出了“四代”微光夜视器件的概念，同时对非典型的几种微光夜视器件在微光夜视器件技术领域中所处的位置进行了说明，绘制了“树状图”，以便读者能够直观、准确、全面地了解每种微光夜视器件的技术特点以及它们在微光夜视器件技术领域所处的位置，对从事微光夜视器件技术研究者具有一定参考作用。

为了实现对远距离民航飞机目标的探测、跟踪和测距，设计并研制了一套单光子激光与中波红外共口径探测光学系统。阐述了激光/红外共口径探测系统的工作原理和单光子激光测距原理，对目标辐射特性、系统作用距离及口径等进行了分析。采用R-C光学系统型式，通过次镜进行分色，实现激光和中波红外双波段光学系统的汇聚光路分色设计。在单光子激光光路中设置小孔光阑，通过仿真分析验证了小孔光阑的杂光抑制能力。通过高精度装调和视轴标定，激光/红外共口径探测系统具备良好的成像质量，中波光路实测调制传递函数达0.28（@20 lp/mm）。利用原理样机完成了对民航飞机的外场探测实验，实验结果表明，该系统可实现对远距离民航飞机的有效探测和跟踪，探测距离达225 km以上，可满足航空、航天及地面探测领域对远距离目标的预警探测和测距需求。