为了实现傅里叶变换成像光谱仪的静态化与高通量, 提出一种基于多级微镜的时空混合调制成像光谱仪, 其干涉系统是利用一个多级微镜代替迈克尔逊干涉仪中的平面镜, 其显著特点是无运动部件和限制系统光通量的狭缝, 可同时获得目标的干涉图与二维空间图像。 该成像光谱仪利用前置成像系统将目标成像到干涉系统的平面镜与多级微镜上, 利用多级微镜的结构特点对两成像光束的光程差进行调制, 然后通过后置成像系统获得不同干涉级次的目标图像。 首先通过对该成像光谱仪干涉系统光谱信噪比的分析, 明确了光谱信噪比与图像信噪比之间的关系, 确定了多级微镜的特征参数。 为了确保每个阶梯面所对应光程差的恒定性, 通过对前置成像系统成像过程的分析, 确定了前置成像系统像方远心的光路结构； 通过对系统视场角与光程差之间关系的分析和计算, 确定了前置成像系统的设计指标并完成了光学设计。 为了保证后置成像系统不引入额外的光程差, 通过对后置成像系统成像特点的分析, 确定了后置成像系统双远心的光路结构； 通过对系统入射孔径角与阶梯级数之间关系的分析和计算, 最终设计出满足系统性能需求的后置成像系统。 通过对各单元系统的理论分析与光学设计, 为静态化与高通量成像光谱仪的发展提供了一种新的思路。

在基于干涉光谱成像的气体成分实时遥测应用中，为了对推扫获取的原始干涉数据进行快速、有效的反演处理，提出一种结合计算统一设备架构（CUDA）的并行时空混合调制型长波红外干涉光谱反演算法。通过分析自主研制的时空混合调制型干涉光谱仪的数据获取模式，结合CUDA平台实现了并行反演算法。实验结果表明，基于CUDA平台的并行计算技术比仅使用CPU进行计算在效率上提升了5至20倍，为后期进一步做光谱识别打下了基础。

提出了基于时空混合调制的大气风场探测模式;应用光线追迹方法推导了一种改型萨尼亚克干涉仪在任意角入射时的光程差;从理论上对该干涉仪的参量作了分析计算;通过对同种、异种材料组合的理论分析,得出了异种材料组合的改型萨尼亚克干涉仪更加适合高层大气风场探测。该干涉仪具有稳态、大视场、大光程差、时空混合调制探测模式等显著特点。该研究发展了高层大气风场的被动探测理论,对风场探测技术研究、探测模式和工程化都具有十分重大的理论及实践意义。