随着红外焦平面探测器面阵规模的不断扩大，大面阵碲镉汞芯片的热应力进一步恶化，受温度冲击后更容易产生损伤，进而直接影响探测器的使用，甚至导致探测器失效。这已成为大面阵探测器生产工艺亟需解决的问题。借助仿真手段研究了大面阵碲镉汞芯片的低温损伤原因，并结合小面阵探测器进行了对比分析。结果表明，铟柱与碲镉汞接触边缘部位因应力集中明显而成为损伤的起源点。不同材料的选择以及结构尺寸的设计有助于降低大面阵碲镉汞芯片的热应力和提高其工作可靠性。

红外成像随着红外探测器技术及红外材料的发展，一方面是走向大面阵，另一方面是走向无热化。文中设计了一款用于大面阵（ 1024×768，17 .m）长波红外光学无热化镜头。系统由 4片透镜组成，采用两种红外材料组合设计和两面非球面校正系统像差设计，焦距为 90 mm，相对孔径为 1:1，全视场角为 13.8°，总长为 108 mm。设计结果表明：在空间频率为 30 lp/mm，0视场的 MTF值大于 0.45，接近于衍射极限， 1视场的 MTF大于 0.35，在－60℃～＋100℃温度范围内，各视场 MTF值与常温变化不大，满足光学无热化设计。该镜头结构简单、紧凑、工艺性良好，易于加工，易于实现。

随着科学技术的进步，航空相机向着高分辨率、大视场方向发展，现有单片CCD 不能满足大视场的要求，高精度、多自由度的CCD拼接技术已成为当前发展的迫切需求。通过对比现有拼接技术的优劣，提出了一种新的大面阵CCD多自由度机械交错拼接技术，采用三点凸轮式多自由度拼接机构，取代传统修磨垫片方式，拼接时可在线实时调整。对拼接精度进行分析，结果表明，该方法的搭接误差＜2 μm，共面误差＜4 μm，满足航空相机大视场和高分辨率要求；对拼接结构进行模态仿真分析与模态测试实验，拼接机构一阶谐振频率大于390 Hz，满足使用要求。

针对大阵列CCD工艺制作过程中光刻大面积图形曝光的需求，提出了一种适用于光刻拼接的图形补偿方法。图形拼接处进行相反的补偿设计0.3μm“凹陷”，曝光时拼接交叠0.3μm。光刻后，图形拼接处平滑、自然过渡，图形整体上拼接自然，较好地解决了光刻大面积图形曝光存在的固有图形缺陷问题，改善了光刻曝光图形的质量。

探讨了一种大面阵红外图像高速传输系统的原理、结构及其实现。针对红外成像系统的要求, 提出了一种基于 FPGA的大面阵红外图像高速传输方法, 并利用光纤传输技术与 aurora协议来实现。该方案不仅实现了大面阵红外图像的高速传输, 而且实现了高速、可靠的指令通信。

分析了大面阵滤光片型多光谱相机所用机械快门曝光时间波动对其光谱图像获取及处理造成的影响。 通过对现有机械快门结构及驱动方法的研究, 分析了造成该类机械快门稳定性差的原因, 并提出了一种先进的机械传动方式和电路驱动方法。 通过室内试验数据计算, 该方案将两次曝光间的最大变化率从15.05%降低到0.96%, 极大提高了曝光时间稳定性; 通过外场推扫成像试验及数据处理, 证明快门改进后多光谱相机所得彩色影像更接近真实目标, 且无明显色彩突变。 这对实际应用中多光谱相机数据处理结果的判读和目标识别具有重要意义。