本文系统报道了基于InAs/GaSb Ⅱ类超晶格（T2SLs）的长波红外探测器的研究进展。从衬底、材料生长以及器件性能角度对比分析了基于GaSb、InAs 衬底的各种器件结构的优缺点。分析结果表明，以InAs 为衬底、吸收区材料为InAs/InAs1－xSbx、PB1IB2N 型的结构为相对优化的器件结构设计，结合ZnS 和Ge 的多层膜结构设计或者重掺杂缓冲层，同时采用电感耦合等离子体（inductively coupled plasma）干法刻蚀工艺，该器件的50%截止波长可达12 ?m，量子效率（quantum efficiency）可提升到65%以上，暗电流密度降低至1×10－5 A/cm2。并归纳总结了InAs/GaSb T2SLs 长波红外探测器未来的发展趋势。

光学窗口作为半导体光电器件封装中的关键外壳构件之一，为光电器件提供了必不可少的光学信号透过路径，该结构的封接质量会对器件的长期寿命产生重要影响。真空钎焊技术是以钎料作为填充材料，并在真空环境下将窗座与光窗片钎焊获得永久气密性连接的过程，是实现光学窗口封接的主要技术之一，其具有封接温度低、气密性高、平面度好以及可靠性高等优点，被广泛应用于光学器件真空气密性封装及光学设备制造等领域。文中从钎料类型、金属化结构设计、钎焊设备、焊接空洞率、气密性以及力学性能测试等方面对光学窗口真空钎焊技术的研究现状进行了介绍，并指出在此领域内未来技术的发展趋势。

针对某红外搜索系统快速反射镜设计需求，研究基于十字簧片传动结构与音圈致动器的快速反射镜机电联合仿真技术。建立快速反射镜的机电参数化模型，采用有限元分析法构建柔性结构传动刚度模型，同时建立音圈制动器的电磁驱动模型，并进行关键参数的迭代设计确定最优参数；以Matlab/Simulink 为联合仿真平台，建立反射镜动力学仿真接口与电磁驱动仿真接口，结合经典控制模型实现对反射镜机构的联合仿真，并获得系统动态响应的仿真结果。最后通过实验测试验证50 Hz 成像周期下回扫补偿残差与相位滞后，其中实测回扫补偿残差0.0365 mrad，相位滞后2.6 ms，虽然高于仿真分析结果但能够满足工程应用的需求；并对系统的开环频响曲线进行对比，中低频幅值响应误差不超过10%。仿真和实验结果表明，该联合仿真技术对于快速反射镜的设计与优化具有重要的理论指导意义。

由于红外图像的夜视显示功能，并且能远距离观测目标，所以常常应用在枪械的狙击瞄具上。但是红外瞄准具首次安装在枪械上时，需要校准零位，把红外瞄准具的十字分化准心与枪械狙击时的目标靶心重合。经过零位校准的红外瞄准具，在狙击时才能准确击中目标，如何进行自动高效的零位校准，是每一台红外瞄准具在初次使用时必须要解决的问题。本文调研了目前主流的零位校准方法，进行了分析对比，并且提出了一种基于单键触发的高效自动校枪的方法和流程，简化了校枪的流程，提升了校枪的效率，在工程应用中解决了红外瞄具在初次使用难以校准，校准慢的问题，同时大大提升了用户使用体验感。

红外热成像折转光学系统在复杂环境条件下，光轴容易因为光学元件的偏心或倾斜而发生漂移，影响系统对目标的指示精度。在红外热成像系统设计之初对光学系统开展光轴静态敏感度分析，能够识别出光学系统的敏感点，为满足光轴稳定性的结构优化设计提供约束条件。通过基于旋转矩阵的坐标变换，建立了光学元件旋转过程量和倾斜状态量的转换关系，从而实现了光学元件在任意方向倾斜的空间姿态模拟，确保了光轴敏感度公差分析中的蒙特卡罗采样与结构设计的约束条件相对应，并在此基础上搭建了对红外折转光学系统光轴静态敏感度分析的流程，编制了程序。用所编程序对某典型红外热成像折转光学系统进行实例分析，根据光轴稳定性的指标要求，依次对光学系统中各光学件的偏心量和倾斜量进行了光轴的灵敏度和反灵敏度分析，得出了初始公差限，再针对初始公差限数据进行了任意方向采样的蒙特卡罗分析，最终得出了各光学元件能够满足光轴稳定性指标的偏心和倾斜公差限数据，通过建立多重坐标系的方法验证了所得数据的准确性，为指导光机热优化设计奠定了基础。

为满足机载光电吊舱轻小型、紧凑型要求，解决光电吊舱散热问题，采用了热传导和风机内循环对流结合的散热方式，用金属结构件将发热元器件与壳体接触建立热传导通道，用风机内循环强化内部对流建立低热阻的对流换热通道，通过 ICEPAK热仿真软件对该散热方式建模仿真计算表明：静止条件下吊舱核心处理芯片 DSP、FPGA、SoC温升分别为： 29.1℃、29.2℃、33.8℃，相比无风机时别降低： 5.2℃、3.5℃、4.4℃；飞行条件下温升分别为： 11.9℃、9.1℃、15.5℃；静止条件下，在风机内循环作用下，舱内最高环境温度较无风机内循环时降低约 5.5℃。通过与同等条件下高温试验数据比较，仿真温度与测试温度相差 3.1℃。该散热方式可有效降低舱内环境和器件的温升，满足吊舱使用要求，结构简单占用空间小，适用于轻小型、紧凑型机载光电吊舱。

为准确得到某型无人机红外辐射特性，用 3.7～4.8 .m中波、7.7～10.3 .m长波红外热像仪对某型无人机地面滑跑状态的红外辐射亮度进行了测量，用 MODTRAN大气辐射传输软件对测量过程的大气透过率、大气程辐射进行了计算。测量结果表明，该状态下无人机机身蒙皮辐射较弱，辐射亮度与地面及背景辐射亮度接近，且各个方向辐射亮度基本一致，长波波段机身蒙皮辐射亮度为相应部位中波波段辐射亮度的 280倍左右；发动机辐射亮度远高于机身蒙皮辐射亮度，受机身遮挡、机体结构等原因影响，发动机辐射亮度具有方向性，后向辐射最强。

为了更好地突出红外与可见光融合图像中的目标信息，保留更多的纹理细节信息，提出了一种基于非下采样剪切波变换（ non-subsample shearlet transform，NSST）域结合脉冲发放皮层模型（ spiking cortical model，SCM）与改进的模糊 C均值聚类（ fuzzy C-means clustering，FCM）的红外与可见光图像融合算法。首先，用改进的 FCM提取源红外图像中的红外目标信息；然后，将得到的红外图像与可见光图像的目标区域和背景区域进行 NSST分解，得到各自的高低频子带图像；接着，对得到的不同区域采用不同的融合策略，其中，对于高频背景区域采用 SCM模型与改进赋时矩阵进行融合；最后，使用 NSST逆变换，得到最终的融合图像。仿真实验证明，与其他方法相比，本文算法得到的融合图像在主观视觉上红外目标信息突出，纹理细节信息丰富，在客观评价上，其信息熵和边缘保留因子达到最优。

针对红外与可见光图像难以提取特征点实现配准的问题，提出一种基于边缘结构特征的红外与可见光图像配准算法。首先通过优化的显著性算法增强红外图像的结构特征；其次利用相位一致性提取红外和可见光图像的稳定边缘结构；然后提取边缘结构的ORB（oriented FAST and rotated BRIEF）特征点；最后结合KNN（K-nearest neighbor）算法和余弦相似度对匹配特征点进行筛选，并应用RANSAC（random sample consensus）算法进行提纯。实验表明，该算法能够克服灰度差异的影响，具有较高的配准精度和效率，有助于实现红外与可见光图像的配准。

针对脉冲激光近感探测在烟雾干扰下引起的虚警、漏警等问题，本文根据 Mie散射理论，运用 Monte Carlo方法建立脉冲激光近感探测模型，仿真 905 nm脉冲激光获取大小目标在无干扰和烟雾干扰两种条件下的回波，分析回波的波形特征。结果表明：无干扰情况下，发射接收系统与目标之间的距离和回波幅值呈负相关；大小目标回波前沿的上升速率均呈递增趋势。烟雾干扰情况下，烟雾回波和目标回波的脉冲宽度相对于发射激光波形均有一定的展宽，但前者的展宽程度要大于后者；烟雾回波波形呈现前沿陡峭，后沿平缓的非对称特征。研究成果可以为激光近感探测抗烟雾干扰提供理论基础。

研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律，掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合，得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降，分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中，亮度增益与工作时间呈指数函数变化，即当超二代微光像增强器在 10000 h的工作时间内，亮度增益随工作时间的变化速率较快，但随着工作时间增加，亮度增益下降速率变慢，且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化，且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后，其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关，且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言，微通道板增益的稳定性变化较大。

编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤，采用目视检测无法有效检测损伤，损伤使得结构承载能力严重降低，威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究，使用 10J、20J、30J、40J、50J的冲击能量制作了 5个试件。对超声激励过程的温升曲线、空间温度曲线进行了详细分析；对比不同冲击能量试件发现，低速冲击下损伤主要是内部损伤，冲击能量越大，损伤区域越大，且损伤具有延展性。采用曲线分类算法对损伤区域进行了定量识别，发现编织复合材料损伤面积和冲击能量成线性关系。

本文提出一种基于谱残差变换的电力设备热缺陷识别技术。首先，根据电力设备红外图像中自然背景的冗余特性和热缺陷目标的显著性特征来构建谱残差变换模型，对电力设备红外图像进行谱残差变换，生成具有显著性信息的热缺陷初始识别结图。然后，采用引导滤波技术对初始识别结果进行处理，联合利用红外图像中的温差信息和空间结构信息，提升热缺陷的识别率，生成最终识别结果图。实验结果表明：与其他传统热缺陷识别方法相比，本文所提出的方法在识别精度与识别效率上有显著优势，满足电力设备热缺陷带电检测的应用需求。

龋病是发病率最高的口腔疾病，也是全世界最流行的疾病之一。太赫兹光谱成像技术因具有宽频带光谱分析能力强、空间分辨率高、电离辐射低等优势，有望成为龋病诊断的新技术手段。本文以含牙本质龋的牙齿切片为研究对象，进行反射式太赫兹光谱扫描，以频域幅值为参数对样品的光谱数据做二维重构成像，获得多幅不同频率下的龋齿太赫兹光谱图像。为了解决单一参数所得的龋齿太赫兹图像动态范围小、对比度低，边缘和细节位置模糊不清的问题，采用小波梯度域重建的融合方法，将多幅图像中梯度幅值较大的部分集中于一幅图像上，得到了一幅细节特征更加清晰完整的新图像。实验结果表明，融合后的图像相较于融合前的图像在信息熵、平均梯度以及对比度上均有所提高，不同组织之间的区分效果更加显著。