宽波段红外成像技术可以获取丰富的波段信息,在目标识别和频谱分析中具有独特的优势。设计了一种1.3～5 μm宽波段短中波红外光学系统,该光学系统采用二次成像设计,包括7块透镜和2片反射镜,其中使用了2片硅非球面和1片硒化锌基底衍射面用以校正像差和色差。利用光学设计软件给出了系统的光学参数和二维外形结构图,并且对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现在工作波段1.3～5 μm宽波段中成像,其F数为2,满足100%冷光阑效率。该系统结构紧凑,像质较好,能够实现宽波段成像要求。

基于光机热集成设计分析,设计了一种扩展中波红外定焦镜头光机系统(焦距f=60 mm,工作波段2.5~5.3 μm),在设计光学系统和光机结构时就充分的考虑了环境温度、系统热变形对光学性能的影响,建立了镜头组的有限元模型,并基于-40~+60 ℃的实际温度载荷展开了热力学分析,对热分析后各镜片的节点位移和面型变化通过Zernike多项式作为数据接口导入光学设计软件,给出了各典型温度值下镜头组的传递函数图。分析结果表明,在-40~+60 ℃区间红外镜头的各个视场成像质量良好,所设计的红外镜头结构可靠、简洁,能够满足设计和使用要求。

采用非均匀特异媒质覆层，设计了一种具有高增益特性的新型谐振腔天线。该谐振腔天线采用矩形微带贴片天线作为辐射单元，安装在金属谐振腔内，其谐振频率为 10 GHz。为提高天线增益，将腔表面安装蚀刻在微带基板上，由周期性单元组成特异媒质覆层。迥异于常规的单元尺寸均匀一致特异媒质覆层，本文研制的非均匀特异媒质覆层包含 9×9个矩形单元，单元大小渐变。仿真表明，与常规均匀特异媒质覆层相比，该新颖的非均匀特异媒质覆层相当大程度提升了天线定向辐射性能：天线增益提高 1.2 dB(从 20.3 dBi增加到 21.5 dBi)，天线的旁瓣得到了抑制，主旁瓣比下降 5 dB；同时，天线谐振频率和阻抗带宽等其他性能基本保持不变。