针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、非均匀性的问题, 提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑, 经光学镜头聚焦到红外点元探测器, 进行光电转换; 然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像; 最后利用多阈值分割的伪彩色映射模型, 将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明: 红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像, 且点元探测器加工制造简单, 价格低廉, 有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制, 更加有利于红外成像技术的推广和应用。

为了实现空间光通信系统小型化、一体化设计，建立了基于阵列探测器和快速偏转镜的一体化跟踪系统，通过分析阵列探测器的光斑位置检测原理提出了一种归心算法。首先通过设置阈值，设计了光斑不完全覆盖探测器的粗归心策略；然后采用数据库查询的方法完成精归心，最后采用无穷积分法使光斑归至原点附近；通过搭建试验平台验证了算法的正确性和可行性。实验结果表明：跟踪视场可达70.3 mrad，较原算法视场扩大了约3倍，跟踪最大误差优于1.8 μrad，为空间光通信系统的进一步工程化应用奠定了基础。

通过分析某大面阵红外探测器的响应特性，发现了由于相机自身特性引发的不同区域的响应非线性问题。传统的两点校正法或非线性曲线拟合办法对该大面阵探测器校正后，校正残差和目视效果都比较差。本文根据探测器的非线性响应特性，将整个面阵分成了 8个区域分别进行非线性拟合校正，然后校正各个区域的偏置系数，最后利用改进的 BP神经网络非均匀性校正算法处理区域划分引发的不均匀问题。校正后的各个黑体温度图像的残余非均匀性在千分之一量级，空间噪声也已经十分接近或者小于时间噪声；局部残余非均匀性达到 0.002以下，空间噪声明显小于时间噪声。

从传感器的响应及电子扩散原理分析了影响CMOS阵列串扰特性的几个主要因素。选择了锗、硅、砷化镓这几种常见的光电材料，分析并比较了材料特性对CMOS阵列串扰特性的影响。具体分析了三种光电材料在各自光谱响应峰值波长下，不同入射条件和结构参数对应电串扰的输出情况。结果表明：在相同条件下，锗材料制作的CMOS阵列具有最大的电串扰输出，在结构条件一致的前提下，入射光的功率在200 μW时，锗材料CMOS阵列的串扰比硅和砷化镓材料分别高了58.97 mV、115.81 mV。结构参数对不同材料CMOS阵列具有相同的影响规律，但是锗材料CMOS的串扰变化最为显著，在其他参数不变的情况下，耗尽层宽度为1 μm时，锗材料CMOS的串扰输出比硅和砷化镓材料的分别高了56.67 mV、121.84 mV。分析结果为CMOS阵列材料的选择及串扰抑制技术提供了参考数据。

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。