针对深空探测超宽光谱定标黑体源的关键技术问题，构建了一种基于优化微结构和纳米超黑涂层的深空探测星上黑体定标源。基于有限元方法仿真，验证了微锥结构不同宽高比与黑体发射率间的对应关系，确定了周期性线阵V槽结构相对于平面结构在黑体发射率方面的提升作用。优化星上黑体源高发射率微结构，优选空间超黑高发射涂层，设计星上黑体源高精度测温系统，进而完成黑体源工程设计。最后，通过星上黑体源发射率计量及实验室辐射定标稳定性测试进行验证。检测结果表明，深空探测超宽光谱定标黑体源具有超宽光谱范围、高发射率、高温度稳定性等特点，其光谱范围为5~50 μm，法向平均发射率为0.986，温度稳定性达到0.16 K。该定标黑体源可大幅提升高发射率辐射定标源的光谱范围，为深空探测载荷的在轨高精度星上辐射定标提供支撑。

为了得到高发射率黑体涂层的辐射特性，通过人工喷涂制备了三种不同材料的高发射率黑体涂层。基于中国计量科学研究院的发射率测量装置，对比了GR、Nextel 811-21和Nextel 811-21+MWCNT三种涂层在大气下和真空中的室温光谱发射率，研究了GR和Nextel 811-21涂层的厚度对光谱发射率影响，测量了三种涂层在不同角度下的光谱发射率，通过空间辐照三种涂层样品，对比了辐照前后样品光谱发射率的变化。实验结果显示，三种涂层在大气和真空下光谱发射率能够较好重合；Nextel 811-21和GR涂层较薄时，发射率较高，可达到0.978；当测量角度在30°范围内，Nextel 811-21和GR涂层发射率基本不变，Nextel 811-21+MWCNT涂层发射率会降低；涂层受空间辐照影响，GR涂层发射率会降低0.0004~0.0009，Nextel 811-21+MWCNT涂层发射率会降低0.0011~0.0021，Nextel 811-21涂层发射率会增大0.0008~0.0017。

针对常用的MEMS红外光源是类灰体光源，存在发射光谱范围比较广的问题，提出一种基于表面等离子体的超表面结构，将其覆盖在MEMS光源上实现一种有选择性、高发射率的窄带光源。还提出了一种改进的集总等效电路模型，通过模型能够比较准确地计算出超表面中结构尺寸对光源中心频率、带宽以及发射率的影响，探究了该结构中各个尺寸的改变对光源性能的影响。本文提出的模型计算结果跟仿真结果吻合，使用该模型能够避免耗时的、复杂的数值优化过程。