设计了一种基于平均电压反馈技术的片上高精度全集成张弛振荡器，所设计的振荡器克服了传统张弛振荡器对比较器延迟、器件老化和电流源噪声等敏感的问题。此外，还设计了一种一次性自动频率校正电路，可使振荡器在外部参考时钟的辅助下，自动完成输出频率的高精度校准。采用UMC 40 nm CMOS工艺，实现了50 MHz高精度全集成张弛振荡器，并完成了振荡器的版图和后仿真。振荡器的版图面积为181 μm×218 μm。后仿真结果表明，所设计振荡器能在不同工艺角下将输出频率自动校准到50 MHz，且在供电电压从2.2 V到3.6 V、温度从-40 ℃到125 ℃的变化下，输出频率误差仅为±0.47%。典型工艺角下，振荡器功耗为200 μW。

以高功率散裂靶测温需要为牵引，设计并制备了一种基于飞秒光纤光栅的高温传感阵列。采用飞秒激光刻写的光纤光栅和管式封装方法，扩大并提升了传感器的测温范围和机械强度。研究并优化了涉及退火步骤、退火时间、退火温度在内的退火工艺，并进行多次退火（800 ℃，20 h）处理，提高了光纤布拉格光栅的稳定性。通过对其进行标定测试，获得了温度-波长的精确拟合函数。结果表明，传感器在100~500 ℃温度范围内的精度达±0.2 ℃。经过现场测试，该传感器可实现对高功率散裂靶温度的精确测试。

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号（GNSS）差分定位系统。该系统基于光载无线（RoF）分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集，并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算，构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中，利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统，GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明，该光开关芯片模块的实时响应时间小于200 μs，可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位，其在东（E）、北（N）、高（U）方向的定位精度均达到毫米量级。

提出了一种基于单帧采集的相移测量轮廓术(Phase Shift Profilometry, PSP), 该方法保留了传统相移测量轮廓术的相移特性和高精度的特点, 同时又能在实时测量的时候仅采集单帧变形条纹。在传统的N步相移测量轮廓术中, 需要投影N(N>2)帧相移正弦光栅, 并采集N帧变形相移条纹, 而且随着N值增大测量精度更高。所提方法只需要投影一帧正弦光栅, 并采集一帧变形条纹, 同时对相移步数的提高可以让测量精度随之变高, 而且在静态测量和实时三维测量中都可以保证单帧采集的特征。此外, 该方法的数学模型与传统PSP的相比更加简洁, 得到的包裹相位仅与物体本身的高度有关, 无需对参考平面和被测物体分别进行相位运算和解调。相比于其他单帧测量方法精度更高, 有效地避免了对变形条纹频谱直接滤波带来的频谱缺失, 或者是其他基于PSP的实时测量的颜色混叠、动态范围受限的问题。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。

为了监测卫星传感器在轨辐射性能的变化、提高定标的频次和精度、满足新时期定量遥感的应用需求,提出了一种基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法。以敦煌辐射校正场为试验场,获取高分一号宽视场成像仪(GF1-WFV)在2013—2020年间多景敦煌场地影像,先对影像灰度值进行归一化处理,利用标准差剔除异常值,筛选出有效影像;采用基于稳定目标的历史数据时间序列定标方法计算定标系数,并利用卡尔曼滤波思想对定标系数进行进一步处理,最后分别将本文定标结果与中国资源卫星应用中心(CCRS)定标结果、Landsat8定标结果进行对比。结果表明:高分一号卫星传感器在轨运行期间的最大年衰减率不超过0.3%,说明传感器未发生明显衰减;通过对定标结果的对比验证,发现基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法所获得的定标结果比CCRS定标结果的精度高,其中各波段的平均相对误差最大可减小16.14%。由此可见基于卡尔曼滤波的时间序列定标方法具有较好的可靠性和稳定性。