与用其他材料制备的红外光子探测器相比, 碲镉汞红外探测器具有 带隙灵活可调、量子效率较高以及R0 A接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷, 以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Operating Temperature, HOT)的同时而又无需牺牲 性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程, 从而降低探测器噪声和低温制冷 需求。从相关基本概念出发, 讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发 展状况。

当空间可见光相机对地物目标进行成像时, 视场内外的辐射会引起像面上产生 杂散辐射, 从而降低相机的成像质量, 严重时可能会造成相机无法正常工作。为了提高相机的成像性能, 介绍了可见光系统中杂散光的产生机理及其抑制措施, 建立了相机的光机模型, 分析了系统的杂散 光, 改进了遮光系统的设计。利用建立的杂光系数测量装置测量了相机镜头的杂光系数, 并验证了建模分 析结果。

主镜是空间相机的主要成像部件, 其面形误差和位置误差将会决定成像质量。 设计了一种孔径为Φ660 mm的圆形主镜组件。通过对比6点定位原理实现反射镜体的全约束, 并经三点在背 部支撑主镜, 其中每点均为多层柔性结构。合理分配每点支撑的自由度及刚度, 同时卸载温度变化时 由于材料的线胀系数不同而传递到反射镜上的应力, 使反射镜变形均匀。有限元分析结果表 明, 本文设计的主镜组件的面形误差RMS值达到1/50λ (λ=632.8 nm), 一阶模态达到249 Hz, 并具有良 好的动态刚度。

光学镜面是空间光学遥感器的重要组成部件, 刚体位移和面形 误差是评价其环境适应性的重要指标。介绍了一种从Pantran/Nastran软件的有限元分析结果中提取光 学镜面的刚体位移和面形误差的方法。首先对Patran输出的原始数据进行预处理, 消除原始数据 误差；然后采用坐标变换法计算光学镜面的刚体位移, 并通过法方程法直接进行求解, 没有出现病态矩阵问题； 最后通过球面方程拟合法计算光学镜面的面形误差, 将球面拟合问题转换成3变量最优化问题再进行处 理, 并采用高斯-牛顿法进行数值迭代求解。经工程实践证明, 该方法具有计算简洁准确、计算速度快等特点。

在业务应用中, 用光学遥感方法反演地表土壤水分时常常会因受到 大气效应的影响而降低精度。利用中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)的卫星观测数据、相应的地表反射率产 品以及辐射传输模型模拟方法, 评估了短波红外垂直失水指数(Shortwave Infrared Perpendicular Water Stress Index, SPSI)对大气效应的敏感性。 结果表明, 大气效应会使近红外和短波红外波段的反射率呈线性增加, 但对由近红外和短波红 外波段组成的光谱特征空间中的典型三角形分布以及像元间几何关系影响较小, 能够在一 定程度上补偿大气效应对土壤水分反演的影响。因此, 在实际的区域化应用中, 可以不考 虑大气效应给SPSI指数计算及土壤水分反演带来的不确定性, 从而简化业务 流程。

猫眼逆向调制激光通信由于通信速率高, 回波信号微弱, 对接收放大电路提出了低噪声、高增益和宽带宽的严格要求。首先分析了猫眼逆向调制激光通信链路模型和信噪比对误码率的影响。然后, 根据系统设计指标分析了电路的带宽、增益和噪声限度等性能参数；在此基础上设计了由跨阻放大模块和增益可变主放大模块构成的接收放大电路。最后, 计算了电路的总噪声, 并对电路的响应特性进行了仿真。该接收放大电路的带宽达到140 MHz, 信号增益大于70 dB, 总噪声电流约为1.34×10-7 A。结果表明, 该设计能满足系统后续的数据处理要求。

在大气无线光通信中, 大气中的雾滴会导致激光信号严重衰减, 从而使得脉冲信号的时间展宽和能量衰减。应用蒙特卡洛多次散射模型对1.064 μm激光脉冲在雾中的传输特性进行了数值模拟。在模拟中, 基于米氏散射理论, 计算出了光在不同雾能见度下的散射相函数值, 并通过随机抽样方法得到了随机数与散射角的对应关系。与采用H-G相函数近似表示粒子对光的米氏散射特性的方法相比, 这种方法更精确。在此基础上, 模拟了不同雾环境和接收视场角下激光信号的脉冲响应特性。

针对红外图像灰度分布集中、对比度低的特征, 提出了一种基于改进直方图均衡的对比度增强算法。首先采用线性对比度增强将原始16位红外图像映射到8位图像A；然后采用改进的平台直方图均衡将原始16位红外图像映射到8位图像B；再根据输入图像的灰度级范围动态确定映射图像A和B的权值；最后以确定的权值将映射图像A和B合并, 得到最终对比度增强的图像。该方法克服了传统平台直方图均衡算法噪声过大及亮度突变的缺点, 动态结合了传统的灰度变换增强算法, 能根据全图目标与背景灰度的分布情况自适应调整对比度。实验表明, 该算法在增强目标对比度的同时有效保留了图像的整体信息, 改善了视觉效果。

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度, 先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后, 利用标定好的红外热像仪测量温度, 计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中, 有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单, 测试结果准确。同时, 温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。