为了完成对日盲紫外电晕信号的定量分析, 本文设计了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法来对成像系统所采集的图像进行量化分析。首先阐述了单光子探测的原理以及光子计数原理; 然后设计了基于日盲紫外 ICMOS的成像探测系统, 为了满足荧光屏的余晖响应, 优化了 CMOS驱动, 使得帧频可达 390 fps; 然后通过分析传统的连通域光子计数算法, 提出了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法; 通过仿真实验, 可知该算法较传统的技术算法具有更高的准确性; 最后通过对紫外灯源的实验, 验证了所设计的光子计数算法可以在成像探测系统中硬件实现, 并且计数的效果良好。

针对无人机（UAV）着陆时机身相对于着陆点的精确位姿参数的需求，设计了一套基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统。利用日盲区紫外成像技术对典型特征的紫外信标点进行成像，基于摄像机透视投影变换以及直接线性变换求得位姿参数初值，并对初值进行非线性优化得到精确解，由此实现无人机自主着陆引导工作。利用日盲区紫外在近地面唯一性的特性，能消除自然背景光的影响，在低能见度条件下的优势尤其明显。经实验验证，系统距离定位相对精度能够达到0.5%，角度定位绝对精度优于1°，能够满足无人机着陆引导的精度要求。

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。

由于在日盲紫外探测方面的应用前景, 具有合适带隙的MgZnO合金半导体薄膜受到越来越多的关注。获得具有择优取向的单一相MgZnO对提升MgZnO基日盲紫外探测器性能至关重要。本文利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)方法在m面蓝宝石衬底上制备了一系列不同组分的MgxZn1-xO薄膜。光学和结构特性测试结果表明: Zn摩尔分数达到55%的Mg0.45Zn0.55O薄膜依然是单一立方相, 其光学带隙可以达到4.7 eV。立方岩盐结构MgZnO与m面蓝宝石衬底的外延结构关系为(110)MgZnO‖(1010)sapphire、［001］MgZnO‖［1210］sapphire和［110］MgZnO‖［0001］sapphire。唯一确定的面内取向有利于薄膜晶体质量的提高。基于(110)取向立方相Mg0.45Zn0.55O薄膜制备金属-半导体-金属(MSM)结构器件, 获得了光响应峰在260 nm、光响应截止波长278 nm的日盲紫外探测器。

对日盲 AlGaN光电探测器的光谱响应特性进行了仿真模拟，并将仿真结果与实测数据进行了比较分析，发现差异来自 AlGaN材料的带尾效应。利用无 p型层的材料透过率数据提取了器件吸收层截止波长附近的光吸收系数，并使用带尾吸收模型对测得的光吸收系数进行拟合，得到了 AlGaN材料吸收带尾特征参数αg、EUrbach分别为 2.2×104 cm－1、0.027 eV，补充和修正了 AlGaN材料带内外光吸收模型，经验证使用该模型的仿真结果与实测结果具有很好的一致性。

紫外告警技术是现代**中光电对抗领域的重要方面,为了检测紫外告警系统的告警精度,提出了一种基于日盲紫外的导弹模拟系统。研究了导弹模拟系统的原理及结构组成,根据阿基米德螺线的性质和像面照度公式,提出了导弹和告警系统之间距离及接近速度的实现方法,并完成了该模拟装置的光学系统设计。为紫外告警系统告警精度的检测提供了新方法。

对“日盲”紫外诱导透射滤光片进行了理论设计与分析, 并分别优化了离子束溅射法沉积ZrO2、SiO2和Al薄膜的工艺。利用反射与透射光谱反演获得了ZrO2和SiO2薄膜的光学常数, 并由JGS1/SiO2/Al/SiO2/air(SAS)样品的变角度椭偏光谱反演精确获得了Al薄膜的光学常数。在此基础上, 采用离子束溅射沉积方法并利用上述3种薄膜材料优化制备了“日盲”紫外诱导透射滤光片, 测量了滤光片的光谱性能。光谱性能分析表明, 滤光片的峰值波长位于264 nm, 峰值透过率大于60.0%, 透过峰带宽(FWHM)约为13 nm, 在300~350 nm波段的截止度达到了2.6 OD。研究认为制约离子束溅射制备“日盲”紫外诱导透射滤光片性能的主要因素是Al金属膜的溅射沉积速率以及沉积Al膜时腔体中残余的O2含量。

利用折反射全景成像系统的大视场和高噪声屏蔽特性, 研制了一套视场角为360°×(45～90°), 相对孔径为1∶2的“日盲”紫外折反射全景光学系统, 用于紫外目标探测研究。综述了紫外探测技术要素, 确定了紫外折反射全景光学系统设计参数。基于像差理论及紫外光学系统特性, 从参数分配、初始结构求解入手, 采用分裂透镜、加齐明镜等方法设计了光学系统。分析结果表明, “日盲”紫外折反射全景光学系统各视场能量集中度为80%的弥散圆直径均小于20 μm, 低于紫外ICCD像元尺寸的30 μm, 各视场MTF>0.7@17 lp/mm, 满足设计指标要求。实验验证了外折反射全景技术用于电晕探测的可行性, 实验图像成像效果良好。

为了对电晕放电进行全天候的检测，设计了一套包含日盲紫外、可见光和长波红外的三波段电晕检测光学系统。为了减小系统体积，提高系统性能，日盲紫外和可见光波段采用共光路结构；长波红外段采用独立光路，利用衍射面特殊的色散特性和非球面技术对系统进行单色像差和色差校正，减少系统的镜片数量。系统采用单镜片调焦设计来保证其在-40~60 ℃内清晰成像。对设计的系统进行了像质评价，结果表明，在空间频率60 lp/mm处，20 ℃时全视场内日盲紫外波段系统的MTF>0.37，可见光波段系统的MTF>0.35；在空间频率20 lp/mm处，全视场内长波红外波段系统的MTF>0.6，3个波段均能清晰成像，满足电晕检测的要求。