结合光学被动无热化和机械被动无热化各自优势，提出一种低成本、高质量混合被动无热化方法。针对焦距75 mm，F/1 的无热化镜头研制要求，分别利用光学被动无热化和混合被动无热化设计实现。对比发现，相较于传统的机械被动式无热化，混合无热化可减小补偿结构的体积和复杂性，从而有助于系统的小型化、轻量化；相较于光学被动无热化，在保证成像质量相当的情况下，可减小系统的体积和加工难度。从而证实，利用混合被动无热化技术可实现低成本、高质量的长波无热化镜头设计。

夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器。本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克 -哈特曼传感器，根据其波前处理计算量和实时性的要求，提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA，field-programmable gate array)的实时波前处理机结构及波前斜率计算方法。该方法利用核心处理模块重复利用的方式完成子孔径内光斑质心的计算，并通过 USB3.0将处理后的质心数据实时传输给 PC机。处理机以一片 XILINX公司 Kintex7-XC7K325T的 FPGA作为处理芯片进行了设计，结果表明：该算法可对 560帧/s的 1020×1020图像(580 MB/s数据量)，56×56子孔径哈特曼传感器，进行低延时实时光斑质心计算，提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制速度。

设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度, 将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜, 主反射镜采用金属抛物面, 优化目镜组透镜尺寸, 避免光路内部遮挡, 利用反射式系统一次像面, 配合红外材料选取实现红外通道的光学被动消热差设计; 在平行光路中设置平板分光和激光窄带滤光片, 提高系统分光效率和透过率。设计结果表明: 红外通道特征频率35.7 lp/mm处MTF＞0.2, 激光线性区为2°, 满足系统指标要求。

针对目前常用的Cameralink视频信号的光纤传输方案系统结构过于复杂的问题, 提出一种基于MAX9249/MAX9268的Cameralink视频信号的光纤传输方案。在发送端利用MAX9249实现Cameralink视频信号解串行化、编码、串行化, 得到光模块驱动信号CML; 在接收端利用MAX9268实现CML信号解串行化、解码、串行化, 得到Cameralink视频信号, 并对光收发模块的设计与选型作了详细阐述。用示波器抓取发送端和接收端高速串行信号的眼图, 结果比较清晰, 眼睛张开度大, 发送端的Q因子为24.46, 满足发送端大于12的要求, 接收端Q因子为8.13, 满足接收端大于6的要求。计算机采集的实时画面, 经过10 min传输无明显可视的像素噪点, 验证了该传输方案的可行性和有效性。

为了满足未来高精度光电稳瞄系统μrad级稳定精度的测试需求, 提出一种基于干涉仪测量的稳定精度测试方法。基于泰曼格林干涉仪中同源两光束光程差对干涉条纹的影响, 利用CCD观察干涉条纹的微小变化, 实现稳定精度测试。采用该测试方法对快速转向镜(fast steering mirror, FSM)的指向精度和某型光电稳瞄产品稳定精度进行了测试研究, 结果表明, 该方法对稳定精度的测量精度可以达到0.2 μrad。

针对光电跟踪系统稳定精度测试需求, 提出一种稳定精度动态测试方法。该方法基于光学自准直原理, 采用面阵CCD探测器, 结合图像求取质心算法, 实现被测系统的动态测试, 通过该装置获得了稳定精度测试结果。结果表明: 测试50 μrad级两轴两框架系统动态稳定精度, 通过该测试方法测出其稳定精度最大为48 μrad。

鉴于压制观瞄系统光轴平行性是实现精确压制的一项指标, 其特殊性在于保证回转机械轴、可见光轴、激光光轴的平行性, 提出一种采用双光楔对压制观瞄系统光轴进行调校的方法, 通过转动双光楔, 使光轴发生偏转, 从而完成各光轴的平行。通过分析压制观瞄系统的结构, 重点介绍了双光楔调校的原理与方法, 并建立数学模型。采用Matlab对数学模型进行仿真, 基于该调校原理搭建实验装置进行试验, 试验结果表明, 采用双光楔进行光轴调校方法可使三轴调校后的平行度误差不超过0.1 mrad。

为了评估孔径平均效应对空间激光通信系统性能的影响，理论分析和数值计算了激光通信系统中传输链路的统计特性，包括闪烁指数、衰落概率、衰落次数和平均衰落时间。结果表明：随着接收天线孔径的增加，传输链路的闪烁指数降低、衰落概率减小、衰落次数减少、平均衰落时间缩短，孔径平均效应使得通信系统性能得到提升。由于强湍流条件下湍流尺寸小，因此孔径平均效应明显。