光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波，从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一，本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光器与光放大器、光电探测器及数据采集模块等各环节对噪声的贡献，同时分析了系统噪声、拍频信号功率和频率噪声与光功率(或者光电流)之间的关系。研究结果表明，通过光放大器提升注入光探测器的光功率能够显著提升光纤传感系统的信噪比，当注入光探测器的光功率达到10 mW以上时，拍频信号频率抖动的均方值可由74 kHz降低到44 kHz，在50 MHz带宽内提供的噪声等效声压由32.9 Pa降低到19.5 Pa，信噪比提升4.5 dB。进一步，本研究团队基于光纤超声传感器构造了光纤光声显微镜，并采用该显微镜对小鼠耳部血管进行活体成像，结果发现提升信号光功率能够显著增强图像的信噪比。

为研究铟镓砷焦平面的噪声特性，设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料，采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片，并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面，采用改变积分时间和改变器件温度的方法，测试焦平面的信号与噪声.通过研究不同材料参数、器件性能与焦平面噪声的关系，定量分析了短波红外InGaAs焦平面的噪声特性.结果表明，焦平面噪声主要来源于焦平面耦合噪声和探测器噪声，降低InGaAs外延材料吸收层的掺杂浓度，可以有效降低探测器电容，从而降低焦平面的耦合噪声；而探测器噪声由探测器暗电流和工作温度影响，该噪声在长积分时间下决定了焦平面的总噪声水平.实现低暗电流、低电容特性的光敏芯片是降低焦平面噪声的有效途径.

为了研究噪声对雪崩二极管（APD）探测能力的影响, 采用高光谱图像计算辐射功率的方法, 对APD探测系统的各类噪声的成因及特点进行了分析, 在此基础上归纳了影响系统探测能力的因素, 并对白天状态下背景光功率与信噪比关系、倍增因子与温度关系进行了仿真, 利用高光谱图像的光谱曲线计算背景辐射经大气湍流、大气分子和气溶胶影响后的功率, 进而得到经大气传输后的背景辐射与APD噪声关系。结果表明,偏置电压为340V、背景光由0.07mW增强到0.35mW时, 噪声有效值由108mW增强到150mW, 表明同一偏压下, APD噪声有效值会随着自然背景光功率的增强而增强; 背景光为0.35mW、偏置电压由320V增强到340V时, 噪声有效值由23mW增强到150mW, 表明同一背景光下, 噪声有效值会随偏置电压升高而升高, 且增长速率逐渐加快。此研究表明通过高光谱图像可得到特定区域的背景辐射功率, 并明确了背景辐射对APD噪声特性造成的影响。

星敏感器是一种高精度姿态测量设备,被广泛应用于航天、航空、舰船等领域,其性能主要取决于内参数的标定精度。选用何种标定方法完成内参数的标定以及如何提高内参数的标定精度是星敏感器实现高精度姿态测量的关键。针对现有的依赖姿态解算的标定方法与不依赖姿态解算的标定方法进行了相应研究，通过采用网格状星图分析了两类标定方法的噪声特性,同时对比研究了两类标定方法在不同星点数目、不同星点分布下的标定情况。仿真结果表明：星点数目越多内参数的标定精度越高,星点分布越均匀内参数的标定精度越高,且在同等情况下依赖姿态解算的标定方法的精度要优于不依赖姿态解算的标定方法。

为优化毛细管电泳荧光信号检测系统，提高检测灵敏度，以100～1 000碱基对的脱氧核糖核酸作为分离对象，羟乙基纤维素为筛分介质，研究了直流电场下毛细管电泳荧光信号检测系统中的噪声特性.对不同分离电场强度、羟乙基纤维素溶液浓度和分子量、毛细管有效长度以及毛细管内径形状等情况下的噪声特性进行分析.分析得到该检测系统中信噪比最佳的优化参量，即分离电场强度为500~600 V/cm、羟乙基纤维素浓度为0.6%~0.7%、羟乙基纤维素分子量为250、圆形内径为50 μm以及毛细管有效长度为8 cm.

波形采样机载激光雷达具备多层目标探测及高精度三维测绘能力，是今后激光雷达技术的发展趋势。基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于具备全波形回波数据采样能力及高集成度等特点，在激光测绘及探测中具有广阔的应用前景。介绍了一种基于条纹原理的全波形采样面阵探测体制的新型激光雷达系统，提取了新型激光雷达机载飞行实验回波信号中的噪声，获得了新型激光雷达回波噪声统计规律，通过与目标总体回波信号统计特性的对比，提出了新型波形采样激光雷达回波信号去噪方法。

实验采用激光二极管阵列(LDA)端面抽运Nd∶YVO4晶体，腔内产生1064 nm 和1342 nm 双波长振荡，通过非线性晶体LBO 的I类相位匹配产生连续输出的593.5 nm 和频光。在不同的实验条件下，测量并分析了噪声特性，并用法布里-珀罗干涉仪和光束轮廓仪分别测量了593.5 nm 激光在低噪声与高噪声状态下的纵模结构与横模模式。结果表明：I类相位匹配的和频光噪声情况与其纵模结构密切相关，而抽运功率和谐振腔微调对和频光的纵模结构有很大影响。激光输出在多纵模结构不稳定时的噪声要高于多纵模结构稳定时的噪声。并且激光输出为高阶横模模式时，也会引起激光噪声的增大。

高重频距离选通水下激光雷达采用多脉冲累积方式成像。分析高重频距离选通水下激光雷达图像噪声特性, 是进一步采用图像后期处理方式提高成像质量的必要工作。通过对加性噪声和乘性噪声特性进行分析, 对单脉冲距离选通水下激光雷达图像、高重频距离选通水下激光雷达图像和经多帧平均后的高重频距离选通水下激光雷达图像的噪声特性进行了分析。实验结果表明, 单脉冲距离选通水下激光雷达图像主要受到乘性噪声的影响, 高重频距离选通水下激光雷达图像受到加性噪声和乘性噪声两种噪声的双重影响, 并且当对高重频距离选通水下激光雷达图像做多帧累加平均后, 图像主要含有乘性噪声。

针对微光像增强器噪声特性，理论上分析了微光像增强器背景光子噪声特点。设计了采用光子计数法及使用类针孔微弱光照度计对微光像增强器的背景噪声进行测量的方案。在三代微光像增强器信噪比测量装置中，采用类针孔微弱光照度计对微光像增强器无光照时荧光屏上Ф0.2 mm光斑的照度进行了测量实验。对于空间特性，以荧光屏中心点为圆心的同心圆上照度值不均匀性小于1%；对于时间特性，在微光像增强器工作大约270 min后，荧光屏中心点照度值会达到稳定状态。以各个空间点和时间点照度值为基础分析了无光照时像增强器背景噪声在时间和空间的分布特性，为评价微光像增强器的噪声特性提供了数据支持。

为了研究距离选通水下激光成像系统输出图像帧序列的噪声特性，采用3维噪声分析方法，进行了理论分析和实验验证。为了解决实验数据集背景不均匀、样本数较少的问题，根据单帧图像生成综合噪声图像，组成模拟数据集,取得了模拟数据集和实验数据集的3维噪声分析计算的数据，并进行了比较。结果表明，描述数据集在3个方向上均随机变化的“瞬态像素噪声”分量是距离选通水下激光图像序列的主要噪声源; 同时，时域噪声的影响远大于空域噪声。这一结果对距离选通水下激光成像系统设计和图像去噪算法设计是有帮助的。