针对全天时星敏感器视场选通成像系统的应用需求，设计了一种基于静电驱动的单元尺寸为4 mm、开口面积占空比为90%、响应时间为25 ms、单元数为7×7的微开关阵列。考虑到微开关阵列体硅加工工艺中材料的特性，首先确定电极宽度、支撑梁宽度和支撑梁厚度等参数，再根据微开关单元结构的数学模型对支撑梁数目及长度进行理论分析，优化设计了微开关阵列主要结构参数。利用电磁场仿真软件和有限元仿真软件对微开关单元的驱动特性进行仿真分析，结果表明，仿真计算的微开关单元驱动电压为106.4 V时可以开启微开关单元，与理论计算结果114 V基本吻合，验证了微开关阵列设计参数的可行性。此外，利用杂光分析软件对微开关阵列引入系统内的杂散光进行仿真分析，结果表明，微开关阵列的表面反射率对系统杂散光的影响较小，即使80%的表面反射率也不会明显增加视场选通成像系统的杂散光。该研究为视场选通成像系统的微开关阵列提供了一种有效的设计方案，推动了视场选通成像系统的实际应用。

单光子激光雷达（又称光子计数激光雷达）具有单光子量级的探测灵敏度，相比于传统的线性探测激光雷达，能够获得更远的探测距离，已经成为激光雷达探测技术的前沿和发展趋势。然而，极高的探测灵敏度也使单光子激光雷达在探测中极易受到背景噪声光子的干扰，这在很大程度上降低了其在白天工作的性能，也极大地限制了其适用范围。文中从单光子激光雷达的探测原理出发，简要回顾了其技术发展，分析了全天时工作对单光子激光雷达探测系统的需求，在此基础上，采用一种新型的光谱滤波技术，极大地提升了单光子激光雷达在白天的探测性能。同时，还提出了一种普适性的评价模型，能够极为直观地对各种激光雷达系统的探测性能进行评价。

为实现星敏感器在J波段对3等恒星进行全天时高精度探测，采用被动消热差设计方法，根据光学系统与结构材料的热差性能差异，进行匹配优化实现镜头消热差，设计完成了一种大相对孔径全天时星敏感器光学系统。针对恒星在该波段下的指标进行分析，确定光学系统焦距为84 mm，F数为1.4，工作谱段范围为1.1~1.4 μm，视场角为8.4°。在光学系统设计过程中选取常用光学材料和镜筒材料，通过改变各透镜形状，合理匹配各镜片之间的光焦度，从而实现被动补偿无热化设计。优化设计完成后的光学系统在高低温（-40 ℃~+60 ℃）及真空条件下，当离焦0.02 mm后，弥散斑尺寸优于30 μm，色畸变小于0.018 mm。星敏感器内部采用表面发黑处理，遮光罩采用非等间距布局设计，表面采用一款具有较高太阳吸收率的SB-3A国产消光漆进行涂黑，可以在保证效果的情况下有效减轻重量，遮光罩内档光环采用16°斜角，可以保证较好的杂散光抑制能力。利用Tracepro软件对光机系统的杂散光进行了仿真分析，分析结果表明，视场内由目标产生杂散光是目标强度的3×10^-5，视场外杂散光强度由10^-2量级迅速下降，18°以外杂散光强度为视场外强光的10^-4以下。地面观星试验实现了对3等星全天时探测，验证了该光学系统设计的合理性。