为进一步提高超二代像增强器分辨力, 分析了阴极输入窗、多碱光电阴极、微通道板、荧光屏等对超二代像增强器分辨力的影响, 提出了减小阴极近贴距离、减小微通道板通道孔径、减小光纤面板输出窗丝径以及对微通道板镀制防电子弥散膜来提高分辨力的方法, 并通过实验得到了验证。实验结果表明, 随着阴极近贴距离的不断减小, 分辨力可以得到逐步提高。阴极近贴距离为 0.08 mm的条件下, 缩小光纤面板输出窗的丝径, 缩小微通道板的孔径, 且在微通道板的输出面镀制防电子弥散膜, 可以使超二代像增强器的分辨力达到 72 lp/mm, 最高可达到 76 lp/mm, 比原有超二代像增强器的分辨力提高了 33.33%。

在纤维光学中，输入-输出光之间不存在几何光学的共轭关系。当输入为会聚光时，输出光为3 个空心圆台，其剖面为3 个圆环。这个输入-输出现象被称为三环效应。本文介绍了三环效应的计算公式和它对信号光、杂光的贡献。根据杂光分析提出了端面纤皮透过率为零的消杂光新方法。

微光像增强器是微光夜视技术的核心器件, 决定了整机的视距、清晰度、使用寿命等关键性能。详细分析了光纤面板、倒像器、纤维光锥、微通道板等微光像增强器核心材料的原理、特性及发展趋势, 展望了微光夜视技术的发展方向。

介绍了多孔径视场重叠的仿生复眼成像系统的性能, 建立了基于微端面光纤面板的多孔径视场部分重叠型复眼的成像视场模型。系统地分析了选用的器件参数如顶面、侧面和角面子复眼间的视场角、视场重叠率、视场重叠距离等参数对系统性能的影响, 并通过实验系统的复眼视场以及视场重叠率的测量验证了模型的有效性。实验测试显示: 本文建立的视场模型与测试结果具有很好的一致性, 系统侧面与角面视场的实测值与理论值的误差分别为3.58%和12%; 顶面与侧面和角面的视场重叠率误差分别为3.33%和5.17%。该复眼成像视场模型为进一步研究复眼成像的目标探测和跟踪理论奠定了基础, 对多孔径视场重叠仿生复眼成像系统的优化设计具有指导作用。

通过对暗影定义、图像处理方法的分析以及相关理论的研究, 利用图像自动采集系统采集有重叠部分的光纤面板透光图像, 拼接出透光图像全景图, 并利用暗影缺陷自动检测软件对全景图进行检测, 检测出光纤面板透光图像所有暗影缺陷。利用图像拼接技术实现了对光纤面板缺陷的检测。

测量了光纤面板、光锥、耦合光纤面板以及耦合光锥的光谱透过率和调制传递函数。光谱透过率测量结果表明, 光纤面板的光谱透过率与光纤面板的厚度以及入射光的波长有关。光纤面板的厚度越厚, 透过率越低。对相同厚度的光纤面板而言, 漫射光的透过率低于准直光的透过率。原因是漫射光在光纤面板中的传输远距离大于准直光在光纤面板中的传输距离, 因此吸收更多。光纤面板除玻璃产生吸收外, 玻璃中的稀土元素也会产生杂质吸收。调制传递函数的测量结果表明, 光纤面板的调制传递函数不仅与光纤的丝径有关, 还与光纤面板的厚度有关, 光纤面板的厚度越厚, 调制传递函数越低。原因是少部分光线在光纤中传输时会发生串光。光锥与光纤面板相比, 光谱透过率和调制传递函数均较低。当光锥与光纤面板耦合后, 特别是在漫射光入射条件下, 光谱透过率更低。对 550 nm的波长而言, 透过率仅为 11.7%。光锥与光纤面板耦合后, 不仅光谱透过率有损失, 而且调制传递函数也降低, 30l p/mm处的调制传递函数仅为 47%。

放大像畸变是光纤面板常见像畸变的一种，由于它的存在，极大地影响了相关元器件的成像质量和精度。研究了光纤面板内部放大像畸变的分布，发现板段内横向放大率变化趋势为由大变小然后又逐渐增大，靠近边缘位置存在一个突变区；纵向上中心放大率最小，两端放大率最大。根据单纤维的局部微观受力情况分析了该种放大率分布产生的原因及影响因素，通过增加润滑材料，以及优化光纤面板毛坯板段的热压温度和下压刻度等工艺参数，实现了有效控制放大像畸变在1%以内的目标。

光纤面板是当代电子光学成像器件的关键元件,应用越来越广泛。根据国标规定的对暗影缺陷的检验标准和方法,研制开发成功了一套光纤面板暗影缺陷自动检测系统。通过改进后的Canny算子,实现了暗影边缘的检测与优化;通过软、硬件系统的有机整合和整体控制,实现了光纤面板暗影缺陷的自动检测;通过相应的计算方法,给出了暗影缺陷的主要特征、参数和指标,实现了暗影缺陷的定量分析。实验证明该系统操作简便,数据处理准确迅速,性能稳定可靠,具有较高的实用价值。

利用高折射率光纤填充微结构预制棒孔洞的方法, 制造直径70 mm、长度200 mm的大尺寸传像光纤预制棒, 像素数为547.为提高传像元件的像素数, 将预制棒先拉伸成直径约为30 mm的二次预制棒, 通过切削、并熔后拉伸, 得到像素数为3829的传像微结构光纤及其面板和光锥, 其理论数值孔径为0.55.经初步测试发现,其传像效果良好.此方法利用微结构光纤技术制造传像光纤、面板和光锥, 简单易行, 成本低, 能有效提高像素数, 有望成为规模化制造高分辨率、高质量传像元件的新方法.