基于混合集成的方式，采用对称锥形渐变线匹配结构设计了335 GHz非平衡式三倍频器。在保证单模传输的条件下，该匹配结构不仅能够固定二极管位置，而且可以增大匹配效果，解决了高频段倍频器3 dB带宽较窄的问题。实测结果表明，该倍频器在330~356 GHz频率范围内输出功率均大于5 mW。驱动功率为220 mW时，有最高输出功率11.2 mW，由它作为核心器件组成的固态太赫兹本振源，能够驱动超外差接收机中670 GHz二次谐波混频器。

本文介绍了一种基于砷化镓材料的高功率490~530 GHz单片集成三倍频器。基于提出的对称平衡结构，该三倍频器不仅可以实现良好的振幅和相位平衡，用来实现高效的功率合成，还可以在没有任何旁路电容的情况下提供直流偏置路径以保证高效倍频效率。同时，开展容差性仿真分析二极管关键电气参数与结构参数对倍频性能的影响研究，以便最大化提升倍频性能。最终，在大约80~200 mW的输入功率驱动下，研制的510 GHz三倍频，在490~530 GHz频率范围内，输出功率为4~16 mW，其中峰值倍频效率11%。在522 GHz频点处，该三倍频在218 mW的输入功率驱动下，产生16 mW的最大输出功率。该三倍频器后期将用于1 THz的固态外超外差混频器的本振源。

衍射光学系统具有大口径轻量化的优点，但其光谱范围较窄，能利用的红外信号能量较小，通常认为采用后会使红外相机的探测信噪比降低。基于衍射光学系统，分析了对地观测红外相机的目标探测性能，结合一个非制冷红外相机信噪比计算示例，明确了在地物背景和目标光谱特性不同的条件下，基于衍射光学系统的红外相机仍可能具有良好的目标探测性能。同时将红外相机等效噪声功率与激光和电子学系统进行对比，提出了红外探测系统的性能还可能进一步提高的观点，给出了一种引入激光本振结合电子学滤波细分红外光谱降低等效噪声功率的方法。

本文分析了红外干涉成像现状和难点，介绍了激光本振红外相干探测的原理，阐述了基于电子学的红外光谱细分和干涉成像原理，讨论了激光本振红外阵列探测器形式。激光本振和相干探测器的设置，可保证两个望远镜的红外信号相位的正确传递，在电子学实施窄带滤波形成的窄带红外信号有利于实现长基线干涉成像。在此基础上，类似微波综合孔径射电望远镜，通过不同空间位置的多个较小孔径，组合形成一个大的光学口径，以红外光谱“射电”望远镜形式实现高分辨率天文成像，可大幅降低红外成像系统的复杂度和体积重量。介绍了平流层飞艇平台的特点，该平台为长基线大衍射口径望远镜的安装提供了有利条件，且可大幅减少大气对天文观测的影响，有望成为天文观测的新型平台。给出了10 m基线、2 m衍射口径红外光谱干涉成像望远镜的布设方案，分析了其探测和成像性能，讨论了关键技术及其可能的技术途径。分析表明，基于平流层飞艇平台，3个2 m衍射口径望远镜的组合在10 m基线下可等效实现口径10 m望远镜的红外天文观测能力。

基于风场探测的需求，采用1 550 nm波长连续激光种子源搭建了一套全光纤结构多普勒相干测风雷达系统。从雷达方程出发，对连续激光相干雷达载噪比方程和不同雷达收发望远镜聚焦位置下风速合成权重进行了分析。针对测风雷达要求设计了5~200 m的变焦激光收发望远镜模块。扩束系统采用伽利略折射式结构，发射光束准直下扩束比为23，光学质量接近衍射极限。标定测试通过对旋转电机圆盘转速测量完成。转盘转速范围为－3 000 r/min到+3 000 r/min，转盘直径为26 cm。在视向速度多普勒频移分别为正向和负向时，雷达系统速度测量结果与通过圆盘转速计算值的相关系数为0.998与0.993，标准差为0.151 m/s和0.229 m/s。使用该测风激光雷达开展室外大气风速探测实验，取得了良好效果。