针对近红外InGaAs焦平面(FPA)调制传递函数（MTF）的测量要求，设计了一种全反射式Offner光学系统，由两块共轴的球面反射镜构成，11成像，F数为4。在焦平面工作波长1.7 μm下对光学系统进行优化，设计结果显示，在8 mm×30 mm的宽视场(FOV)内任一点，空间频率20 lp/mm处（对应光敏元尺寸25 μm×25 μm的焦平面的Nyquist频率），光学系统的MTF在1.7 \mm达到0.82，接近衍射限。Zygo激光干涉仪在0.6328 μm波长下的测量结果显示，系统的波前差均方根（RMS）值在0.6328 \mm约为1/20 λ，20 lp/mm处MTF在0.6328 \mm达到0.93。将测量得到的波前差数据代入CODEV中计算，结果表明波长1.7 μm下系统在8 mm×30 mm的视场内任一点，空间频率20 lp/mm处的MTF实验值仍高于0.8，满足要求。

为使干涉仪能在低温下正常可靠的工作,从低温下波面畸变、动镜倾斜及分束器的性能变化几个方面讨论了低温对干涉调制度的影响.介绍了减小低温对干涉调制度影响的措施,为确定傅里叶光谱仪干涉系统光学机械零件的材料、加工准确度、装夹方式、装调要求以及干涉仪的动态控制准确度等提供了参考依据.

为了大气垂直探测仪能够进行精确的光谱测量,对其进行光谱定标。大气垂直探测仪使用面阵探测器,由于离轴像元接收的光线不平行于光轴,使仪器函数发生变化。本文针对大气垂直探测仪使用的16×4元面阵探测器理论分析给出仪器函数,讨论其对光谱定标的影响,并将利用理论分析结果及利用气体吸法测得的光谱,对大气垂直探测仪进行了光谱标定,光谱定标精度达10^-5。采用面阵探测器的干涉仪,边缘视场像元所测光谱会向低频漂移,因此必需研究干涉仪的仪器函数,从而消除光谱漂移对边缘视场光谱定标的影响。

提出通过光瞳和视场离轴,实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法.在同轴三反射光学系统基础上,将光瞳和视场适当离轴,实现镜间遮拦的消除.分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况,导出同轴三反射光学系统初级像差公式和初始结构参数计算公式.由三反射系统成像性质,进一步总结无焦光路条件.根据设计理论计算离轴三反射系统初始结构,利用Zemax优化得到无中心遮拦的离轴三反射空间观测望远镜.入瞳320mm,视场(±0.3°)×(±0.6°),焦距1800mm.

进行大气科学研究的傅里叶变换光谱仪,必须具备高分辨率、高准确度的精细光谱才能对温度、压力和浓度等物理量进行反演.干涉仪中光线的离轴效应使仪器光谱函数发生变化.采用直接计算干涉调制函数的方法,研究了面阵探测器各个探测元离轴位置对光谱函数形状的影响;针对干涉仪使用的16×4元面阵探测器,模拟探测元不同位置的光谱函数参量的特性,结果将在仪器光谱定标中得到应用.

偏振测量具有很多普通的光强度测量不具备的优点，是研究地表、大气，探索太空的良好辅助手段。为了获得可见红外偏振光谱，从而考察利用偏振遥感识别目标的可行性，采用求取斯托克斯参量的方法，分别对草地、黄色环氧板、沥青楼顶、绿帆布、水泥路面及铁板六个样品做了反射光偏振特性测量，并对它们的偏振光谱进行了详细比较，分析了其形成原因。结果表明偏振特性与目标的性质、测量波长、观测角度均有很大关系,偏振测量在遥感和目标识别方面具有重要的意义。

利用GENLN2逐线光谱透射率数据库和RTFOV7快速辐射传输模式,计算了风云三号A星(FY-3A)红外分光计(IRSR)的快速透射率系数,在此基础上计算了IRSR的通道大气透射率和权重函数.结果表明IRSR大多数通道权重函数分布曲线与HIRS/3相应通道趋于一致,通道能量贡献峰值高度(气压层)与设计要求基本符合.

给出了通过测量斯托克斯参量,进而确定光全偏振态的一种方法。基于该方法成功研制了一台六通道分光偏振计,并从空中获得了地面不同目标反射光偏振态的遥测数据。

机载偏振遥感仪的偏振定标,其关键是λ/4云母波片的标定. 针对λ/4云母波片的相位延迟量相对误差为3%～5%和一些云母片对于沿快轴和慢轴振动的光具有不同的吸收系数,设计了一套基于极值法的偏振标定系统,分析了波片快慢轴吸收系数和相位延迟量对输出光强极值的影响,得到了各个通道波片的标定结果. 利用上述结果,对理想线偏振光和非偏光进行了定标,其偏振度误差均小于1%.