为满足红外成像器件对目标模拟的需求，同时避免在真实环境下进行系统测试受限于人力、物力、环境等因素，提出了一种基于微辐射阵列的红外动态场景模拟技术，通过传热方程建立了芯片理论模型，并进行了仿真实验。微辐射阵列芯片采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)工艺加工，阵列分辨率为1024×768，像素大小设计为60 μm×60 μm，以此为核心器件，构建了红外动态场景模拟系统样机，样机口径大于300 mm，光源使用半导体激光器替代传统的汞灯，提高了模拟器的性能。使用红外热像仪进行了测试实验，结果表明：样机可在中波红外和长波红外两个波段实现高质量的动态场景模拟，图像清晰无闪烁，其模拟温差大于50 K，对比度大于3∶1，帧频大于80 Hz。

数字微镜器件（DMD）作为一种灵活、可编程、可独立寻址的空间光调制器件，广泛地应用于无掩膜光刻、光束整形、全息成像、共焦测量等领域。在光谱成像领域，DMD能够对成像视场进行精细可控的调制，从而代替传统的机械掩膜版和机械扫描结构。综述了近年来DMD在光谱成像领域的研究进展和应用情况，详细论述了基于DMD的编码孔径和推扫式光谱成像系统的光学系统基本结构及工作原理；梳理了基于DMD的光谱成像系统从哈达玛变换光谱成像到推扫式光谱成像的发展脉络；详细介绍了研究人员为克服DMD微镜的衍射以及像面倾斜等像差所做的相关研究工作。最后，总结了基于DMD的光谱成像技术的独特优势，讨论了基于DMD的光谱成像技术未来的发展方向与应用前景。

针对目前基于数字微镜（Digital Micromirror Device，DMD）的光谱模拟中，光谱模拟单元具有不同偏态性质且存在非线性调制等特点，提出了一种适用于多种色温调制的基于模糊PID控制的恒星光谱模拟方法。构造了DMD工作矩阵、光谱调制权重矩阵、光谱分布函数矩阵以及目标光谱矩阵，建立了基于DMD的光谱模拟数学模型；然后，研究了基于遗传算法优化BP神经网络的光谱分布函数拟合算法，在400~800 nm的峰值波长内实现了光谱分布函数拟合；提出了一种基于模糊PID控制的光谱模拟算法，选择模糊集合与隶属度函数，制定了模糊推理以及解模糊化规则。仿真分析了模糊PID控制器性能，结果表明与PID控制相比，模糊PID控制的超调量减小90.7%，调节时间缩短了69.4%。最后，实验验证了3 000~11 000 K色温光谱分布曲线的模拟精度，结果表明：光谱模拟误差优于±4.21%；相较于PID控制，模糊PID控制在3 000，6 500以及11 000 K色温的最大光谱模拟精度分别提高了2.31倍，1.71倍和2.02倍。所提出的方法可以进一步提升光谱模拟精度，为高精度星敏感器的地面标定提供理论与技术基础。

针对基于数字微镜器件的全息显示分辨率受限的问题，提出了一种大尺寸、高分辨率计算全息显示方法。本文利用计算机渲染或相关变换方法生成高分辨率输入图像，利用菲涅尔衍射算法和傅立叶变换并行计算提升全息图的分辨率，根据数字微镜器件特性进行衍射图像的时空复用与动态融合，有效提升计算全息显示的分辨率与动态效率。实验结果表明，该方法可实现大尺寸、高分辨率的动态全息显示效果，突破了数字微镜器件固有的像素数目及分辨率限制，使用像素分辨率为2K的数字微镜器件可显示8K甚至更高分辨率的重建图像，尺寸可以达到82 mm甚至更大。

利用数字微镜器件将目标图案投影在样品面的方法相比于传统光照明方式大大提高了光刺激系统的空间选择性，但其光能利用率较小。全息光照射通过调制频谱面实现光能量的重新分布，在实现复杂的选择性光刺激同时，还具备较高的空间分辨率和光能利用率。构建了基于数字微镜器件的高时空分辨率的选择性逐点光刺激系统，通过在数字微镜器件上加载结构变化的二维达曼光栅相位图实现对视场内任意位置和任意时序的选择性逐点光刺激。研究表明，系统不仅能够以不同轨迹（如方形点阵、圆、螺旋线等）对全视场进行逐点的二维扫描，还能够选取感兴趣区域以自定义路径进行逐点扫描。该系统的最大扫描视场可达到400 μm，最小扫描步长为0.204 μm，单个扫描光斑的峰值半高宽最小可达到1.5 μm，单点扫描速度可达10 kHz。本系统适用于需要对样品进行高分辨光刺激或需要对感兴趣区域进行实时刺激的光遗传研究中。