设计并制作了一种基于多模干涉波导（MMI）结构的InP基90°光混频器芯片，该芯片的波导层材料为InGaAsP，包层和衬底材料为InP，芯片的单模波导宽度设计为2.6 μm，多模干涉波导的长度和宽度分别设计为844和20 μm。采用三维光束传播法（3D BPM），仿真分析了波导材料折射率、厚度、宽度和长度的工艺误差容限，仿真结果表明在1 535~1 565 nm波长范围内所设计的光混频器芯片的净插入损耗小于1 dB，相位偏差小于±5°。实验测试结果与仿真结果一致。

调频连续波（FMCW）激光雷达具备同步高精度测距测速能力，在空间目标测量等领域中有重要应用前景。然而，目标高速运动导致雷达干涉中频信号发生频谱展宽，对测量精度形成了严重影响。为此，对FMCW激光雷达测量高速目标问题开展理论分析，建立了中频信号频谱的理论表述，利用频谱对称性的特征，提出了一种新型的基于频谱自卷积的中频频率解算算法。通过数值仿真进行验证，证实此算法可有效校正频谱展宽导致的测量误差，实现目标距离和速度的高精度测量，与传统方法相比，可在相同信噪比条件下实现测量精度三个数量级以上的提升。此算法运算量小，抗噪声干扰能力强，且应用前景广阔，对于推进FMCW激光雷达在空间碎片观测预警等空间技术领域的应用具有积极意义。

设计并制备了一种面向25Gbit/s长距离传输用背面进光高速InAlAs雪崩光电二极管(APD), 芯片采用垂直台面吸收-渐变-电荷-倍增层分离(SAGCM)结构, 通过刻蚀工艺形成三层台面, 将电场限制在最大台面倍增层的中心, 有效降低了台面边缘击穿风险。器件采用倒装焊结构, 背面集成微透镜, 以提高光耦合孔径。研制的APD芯片在增益M=1时, 对1310nm波长光的响应度为0.84A/W; 在M=10时, 3dB带宽达到19GHz; 增益带宽积为180GHz; 在5×10-5误码率下最佳灵敏度为-22.3dBm, 可支持100GBASE-ER4通信标准。

采用第一性原理计算方法，对本征Mn4Si7以及P和As掺杂的Mn4Si7的电子结构和光学性质进行计算解析。计算结果表明本征Mn4Si7是带隙值为0.810 eV的间接带隙半导体材料，P掺杂Mn4Si7的带隙值增大为0.839 eV，As掺杂Mn4Si7的带隙值减小为0.752 eV。掺杂使得Mn4Si7的能带结构和态密度向低能方向移动，同时使得介电函数的实数部分在低能区明显增大，虚数部分几乎全部区域增加且8 eV以后趋向于零。此外掺杂还增加了高能区的消光系数、吸收系数、反射系数以及光电导率，明显改善了Mn4Si7的光学性质。

为了减少星敏感器等空间姿态测量仪器的测量误差，提升星点定心精度，通过研究图像探测器像素位置偏差对定心精度的影响，提出了一种基于相移干涉原理的像素位置偏差标定方法。基于像素响应不均匀性，构建具有像素位置偏差的探测器仿真模型并进行星点定心计算，仿真结果证明了像素位置偏差会导致定心结果产生系统误差。探测器像素标定结果表明，在添加均方根值为0.03 pixel的像素位置偏差以及5%幅值比的高斯白噪声条件下，该探测器像素标定方法的标定精度优于3×10-4 pixel(1σ)，研究结果为探测器像素位置偏差标定技术提供一种可行的方案，对于提升星敏感器等姿态测量仪器的测量精度具有重要意义。

本文综述了极限性能哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope, HST)在轨微振动的研究进展, 说明了其指向测量与控制系统组成和特点, 同时给出了其关键技术指标, 有针对性地剖析了HST在高性能航天器微振动研究及指向控制技术等方面的先进技术和理念。阐述了HST反作用轮组件、太阳电池阵的扰动特点以及微振动引起光学元件抖动的现象, 在此基础上, 对现代航天器5种先进指向控制技术进行了总结, 包括基于降阶模型的控制、基于线性二次高斯的控制、解析和数值推导的H∞控制、协方差控制和双模干扰调节控制。HST微振动相关技术分析方法可为我国高分专项、深空探测、载人航天、引力波探测等涉及到的高性能航天器、毫角秒级敏感器以及空间站光学舱等高精度光学仪器的研制、地面试验和在轨干扰环境量化评估提供有益的借鉴。

为了将可见光图像与红外图像中的细节信息更多的呈现在融合图像中，突出目标特征并获得更好的图像视觉效果，本文提出一种基于改进谱残差显著性图的红外与可见光图像融合方法。首先用改进的谱残差显著性检测算法提取红外图像的显著性图并获得融合图像的显著性系数，然后对源图像进行双树复小波分解，并根据特定的融合规则分别对图像的低频部分以及高频部分进行融合，最后采用双树复小波逆变换重构获得最终的融合图像。实验表明，本文融合方法相较于传统融合方法融合质量更高并且在视觉效果上有显著提升。