电阻阵作为一种动态红外景象产生器件，在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发，结合电阻阵的工作原理，提出了像素驱动电路与MEMS结构一体化的设计方案，设计了规模可拓展的高占空比像素结构。通过采用高消光系数材料以及光学谐振腔结构，微辐射元的中波红外和长波红外的表面发射率达0.7。热力学仿真表明，通过合理的薄膜厚度和结构设计，微辐射元阵列的占空比达到51%，升、降温的热响应时间均小于5 ms，0.6 mW功率驱动下应力翘曲小于300 nm，长波红外表观温度可达582 K，中波红外表观温度可达658 K。结合设计方案提出了工艺制备方案，并通过小阵列流片初步验证了设计方案的可行性。该设计研究为国产大规模、高占空比电阻阵的研制指明了方向。

为解决仿生复眼系统目前普遍存在的空间利用率较低、子眼孔径较小问题，本文提出一种六边形环带排布的大孔径复眼系统设计方法，通过引入填充因子理论，以传统曲面圆周式排布为对照组，论证了六边形环带排布模型可有效提高大孔径复眼系统的空间利用率。针对单波段复眼系统获取目标信息量有限的问题，设计采用红外双波段共光路的成像结构形式，辅以红外双色探测器接收，增强了复眼系统获取目标信息的多维度能力，同时建立了六边形环带排布方式的子孔径定位数学模型。仿生复眼系统共由91个子孔径组成，子孔径入瞳为16 mm，焦距为48 mm，视场角为9°，子孔径合成总视场为96°×85°，中继转像系统焦距为6.14 mm，子眼系统和中继转像系统在−40 °C~+60 °C温度变化范围内无热差影响，探测器冷反射效应可忽略。对复眼系统进行组合，仿真结果表明：各个光学子通道均方根（RMS）半径均小于艾里斑，光学畸变值均小于0.1%，边缘子通道红外中波/长波波段调制传递函数（MTF）在17 lp/mm处均达到0.5以上。该系统结构紧凑、探测能力强，可用于复杂环境中多目标的探测与识别。

利用分子束外延的方法在GaSb衬底上生长GaSb热光伏电池单元，制作了两种不同的1 cm×1 cm面积尺寸的热光伏电池单元，它们有着不同的电极形状。通过不断优化分子束外延的生长条件，以期得到高质量的GaSb外延层。AFM图中显示的表面形貌表明器件有着高质量的外延层，其表面形貌的RMS只有1.5 Å （1 Å=0.1 nm）。测量和比较了两种热光伏电池的器件特性，包括开路电压、短路电流密度、光电转换效率、填充因子以及暗电流密度。在一个模拟太阳光照射下，热光伏电池单元有着0.303 V的开路电压和27.1 mA/cm²的短路电流密度。和只有简单电极形状的热光伏电池单元进行对比，有栅形电极形状的热光伏电池单元在短路电流密度和填充因子上具有更优异的表现。在红外光的照射下，有栅形电极形状的热光伏电池达到了一个最优的填充因子56.8%。