成功设计了一款天文应用的640×512短波红外焦平面读出电路。由于红外天文观测具有极低背景辐射、光子通量低的特点，为了实现探测器的高信噪比，需要降低器件的暗电流和电路噪声。电路采用有效的功耗管理策略，在保证电路正常工作的前提下尽可能地降低电路功耗以减小电路辉光对器件暗电流的影响。同时，研究非破坏性读出的数字功能，实现了超长的积分时间和信号的多帧累积,并作为一种斜坡采样的策略有效地降低读出噪声。短波HgCdTe焦平面的测试结果符合理论设计预期，开启电路非破坏性读出功能，设置6000 s的积分时间，当电路功耗调低至14.04 mW时暗电流为0.9 e-·pixel⁻¹·s⁻¹。读出噪声在两档增益下分别为50 e-（10 fF）和27 e-（5 fF），非线性度低于0.1%。

相机是光学望远镜观测系统的重要组成部分，为了提高天文光学观测的精度和效能，开展了天文光学相机性能的检测技术研究。根据天文观测对光学相机的性能需求，给出了相机性能检测项目、检测方法、检测实验和数据处理方法，检测项目包括增益、读出噪声、满阱电荷、线性度、本底稳定性、像元响应不均匀性、暗电流等。基于这套方法，在实验室对sCMOS和CCD两款相机进行了实测，获得了相机的性能参数，结果显示，sCMOS 12-bit档位较CCD 1 MHz 4×档位，读出噪声低约1倍，暗电流高约17倍，动态范围低约3星等，像元响应不均匀性高约1倍，两款相机都具有较高的线性度和本底稳定性，该sCMOS具有辉光，不适合长时间曝光观测。该方法可以检测获得适用于天文光学观测的相机性能参数，便于开展天文实测工作，实现相同相机不同档位或不同相机之间的性能对比，定期对相机进行检测可以建立其全生命周期性能参数数据库，对相机的健康状态管理及观测系统故障诊断具有现实意义。

针对天文观测和深空探测需求，提出了星载10 m合成孔径相干成像望远镜概念和形式。给出了波长可调谐激光本振相干探测器形式，分析了大口径衍射薄膜镜的双波段实现方式和系统主要参数。提出了基于子镜结构的光学合成孔径相干成像算法，给出了基于相位恢复的阵列形变误差波前估计仿真结果，由于多个子镜所接收复信号的成像处理在计算机软件中完成，相比传统望远镜，可降低对微调机构等硬件的精度要求。该望远镜在短波红外1.45~1.65 μm光谱范围内的中心波长角分辨率为0.15 μrad；在中波红外4.55~4.75 μm光谱范围内的中心波长角分辨率为0.46 μrad，其探测灵敏度在原理上是传统10 m口径望远镜的约2.8倍。

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。

光纤定位技术是多目标光纤光谱望远镜中的关键技术，光纤定位精度是影响望远镜观测效率的重要因素，随着光谱巡天项目的开展，光纤定位单元的小型化、高密度化、集成化和高精度定位要求成为普遍趋势，这对光纤定位系统提出了更高技术要求和挑战。光纤定位技术也期望实现高精度的实时监测和反馈系统，形成有效的闭环控制。基于此提出了一种中心开孔型四象限探测器光纤定位技术，并利用二维高斯模型对中心开孔型四象限探测器定位算法进行了设计，该算法对单元光斑束腰单次标定，可实现高精度的多次实时光斑位置确定和光纤位置调整。利用光纤光谱仪望远镜原理搭建了模拟实验对此装置和算法的性能进行了模拟，应用此闭环控制方法，在四象限探测器零点偏置直径为4 mm、光纤截面积达到1 000 μm²情况下，绝对定位误差可以控制在6 μm之内，相对误差可控制在0.15%范围内，可以有效提高望远镜星象和光纤的耦合效率。