传统离轴反射光学天线的出瞳距较短,需要中继光学系统将出瞳成像于快反镜附近,这会增加后续光路和结构的复杂度,且中继光学系统的后向散射光会对激光通信终端产生严重的影响。针对上述缺陷,设计了长出瞳距离轴四反光学天线,该光学天线的出瞳被直接设计在快反镜上,省去了中继光学系统。首先,从同轴三反像差理论出发,推导了像差表达式和初始结构方程。然后,基于像差理论和出瞳位置要求,计算了离轴四反光学天线的初始结构参数,并采用Zemax软件对初始结构进行光线追迹和性能优化。最后采用Zemax对离轴四反光学天线进行了公差分析。结果表明:所提系统性能优异,结构紧凑,加工和装调公差合理,满足激光通信终端性能要求。

目标的温度较高且距成像系统较远时,目标像在探测器靶面上占据多个像元且输出灰度易饱和,传统的点源目标和面源目标处理方法无法适用。针对上述问题,提出一种高温小目标辐射特性测量方法,并通过外场实验验证了该方法的有效性。首先,建立测量系统的高温定标模型,并修正平行光管透过率对定标模型的影响。然后,根据目标能量虽弥散到多个像元但到达探测器靶面的总能量不变的现象,提出一种针对高温小目标的辐射特性测量方法。最后,采用Φ600 mm红外辐射特性测量系统进行外场高温小目标辐射测量实验。结果表明,考虑大气透过率和大气程辐射后,可以实现对远距离高温小目标较高精度的测量,验证了方法的有效性。

内部杂散辐射抑制水平是评价红外成像系统的一项重要指标。由于内部杂散辐射与环境温度有关，其测量过程必须在多个环境温度下进行，存在成本高、时间长且实验设备要求高等缺点。针对上述问题，通过建立多积分时间定标模型，研究环境温度对内部杂散辐射的影响，提出一种采用环境温度测量制冷型红外成像系统内部杂散辐射的方法。该方法通过对制冷型红外探测器定标，获取探测器内部因素对系统输出的影响，结合系统在某一环境温度下的定标结果解算系统内部杂散辐射与环境温度的定量关系，进而计算系统在任意环境温度和积分时间下的内部杂散辐射。通过辐射定标实验验证该方法的有效性，实验结果表明该方法可以实现对制冷型红外成像系统内部杂散辐射的高精度测量。

针对大口径地基红外辐射测量系统在辐射定标时存在定标时间长、成本高和设备机动性差等缺点, 提出一种仅采用低温面源黑体实现红外系统宽动态范围定标的方法.首先对红外系统中的衰减片进行标校, 测量其实际透过率并计算其辐射量; 然后采用低温面源黑体在两个积分时间下分别进行辐射定标, 根据定标结果解算系统响应率、杂散辐射和探测器自身偏置; 结合标校获得的衰减片特性对低温定标结果进行外推, 即可获得宽动态范围定标结果.为验证该定标方法有效性, 分别采用该方法和通用的高温黑体加大口径平行光管定标法, 对Φ600 mm红外系统进行宽动态范围辐射定标实验.实验结果表明：本文方法的宽动态范围定标误差小于10.25%, 能够满足该系统的辐射定标精度要求.该方法只需要一个低温黑体即可实现红外系统的外场宽动态范围辐射定标, 操作简单、实时性强, 具有一定的应用价值.