提出了一种新颖的两级相关双采样(CDS)电路，用于消除基于时间幅度转换器(TAC)结构的高密度光子飞行时间(TOF)阵列探测器的固定模式噪声(FPN)。相比于传统的全差分电路，该电路的结构更加简单，每一级仅使用两个开关管和一个采样电容。电路采用SMIC 0.18 μm标准CMOS工艺制造，面积仅为40 μm×35 μm，静态功耗仅为301 μW。测试结果表明，所提出的两级CDS电路具有99.98%的高线性度，在1.8 V电源下实现了0.9 V的宽输出摆幅，FPN总量减少了54%以上。提出的CDS方案可以有效消除阵列的像素级和列级的FPN，非常适用于基于TAC的高密度TOF阵列探测器。

匹配层材料及结构对于提高阵列式换能器的带宽、灵敏度及轴向分辨率有重要作用。为了探究不同匹配层材料对阵列式换能器性能的影响，该文通过有限元法模拟了包括高分子材料、0-3复合材料及镁合金等多种匹配层材料的阵列式换能器，综合比较了各自的频域特性及时域特性。仿真结果表明，使用AZ31B镁合金作为第一匹配层、Epo-Tek 301环氧树脂作为第二匹配层的阵列式换能器模型具有最佳的综合性能，从而为高性能阵列式压电超声换能器的开发、研究提供了新的匹配层设计参考方案。

空间光学遥感器是一类特殊的遥感器, 其可靠性设计是研制工作的重要组成部分。本文从空间光学遥感器的特点分析入手, 介绍了光学遥感器可靠性模型的建立方法。针对空间光学遥感器的特点, 从光学遥感器的防污染设计、活动部件设计、单粒子效应防护设计及静电防护设计方面对其可靠性设计进行了有针对性的阐述。

针对热电型太赫兹探测器测试速度慢的缺陷，本文研究一种热电型太赫兹探测器测试数据的快速处理方法，提高热电型太赫兹探测器的测试效率。首先使用输出功率稳定的太赫兹源测试热电型太赫兹探测器的上升曲线，获得热电型太赫兹探测器的时间常数；其次研究热电型太赫兹探测器上升曲线的函数形式；然后依据热电型太赫兹探测器的时间常数和函数形式，推导热电型太赫兹探测器测试数据的快速计算公式；最后采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速计算数据进行平滑处理。理论分析和实验结果表明：此方法不仅提高了热电型太赫兹探测器的测试效率，而且降低了测试结果的噪声，有利于太赫兹激光功率的快速测试。

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求，本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率，选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料；使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光吸收材料底部均匀的镀上一层金薄膜；利用具有高导热率和高粘接强度的固化液体硅胶把太赫兹激光吸收材料与热电堆的热端粘接在一起，并把热电堆的冷端与热沉紧密粘贴。理论分析和实验结果表明此方法有效提高了热电堆的热电转换率和吸收材料对太赫兹激光的吸收率，从而使太赫兹探测器的响应度提升了7.9%。因此，本文研制的太赫兹探测器在0.1 THz～10 THz 范围内，能够实现微瓦量级太赫兹激光功率的测试。

为了实现大范围的水下微弱声波探测, 提出了一种基于后向瑞利散射空间差分干涉的光纤分布式声波检测（DAS）技术。声波振动引起单模传感光纤中后向瑞利散射光的变化, 将含有声波信息的后向瑞利散射光注入到非平衡迈克尔逊干涉仪, 调节干涉仪的臂长差实现不同长度的相邻空间段的后向瑞利散射光干涉, 然后采用3×3耦合器解调技术解调出相位信息, 实现声波信号的测量。实验搭建了一套基于DAS技术的水下声波测量系统, 该系统不仅能够实时准确定位两个声波位置, 还能还原声波的幅值、频率、相位等信息, 并且实现了1 kHz情况下的-148.8 dB(re rad/μPa)水下声压相位灵敏度, 100~1 500 Hz频率的频响平坦度在1.2 dB之内。实验结果证实DAS技术能够实时快速地实现多个声波信息的定量测量。

提出了一种热电堆型太赫兹探测器的温度修正方法，此方法可以有效减少周围环境温度变化对探测器零点漂移和响应度等指标的影响。首先，我们用两个指标基本相同的热电堆探测器进行并联输出，其中一个作为主探测器，另一个作为参考探测器，有效减少了外界干扰引起的零点漂移。其次，我们在太赫兹探测器周围引入以温度传感器为主的温度补偿装置，通过FPGA控制实时获得周围环境的温度，并结合探测器的响应度修正系数以完成温度补偿。结果表明，零点漂移噪声由3.76 mV降到了0.49 mV，温漂引起的响应度变化量也从19.5 mV/W降低到了2.7 mV/W。此修正方法可以大幅降低温度噪声的影响，从而有效提高太赫兹探测器的性能。

随着南水北调东线工程的开通, 东平湖作为山东段的两大调蓄湖泊之一, 其水质的有效监测和污染预警显得尤为重要。 根据东平湖夏季有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数的空间分布特征和CDOM光学参数, 探讨了CDOM吸收系数与溶解性有机碳(DOC)、 叶绿素(Chla)等水质指标之间的关系, 以期为今后建立水源水质突变的实时监控和污染事件预警系统提供依据。 结果表明, 东平湖属于中-富营养型湖泊, CDOM吸收系数(a(280), a(350), a(440))均值分别为(12.90±1.17), (3.11±0.40)和(0.65±0.09) m-1, 在一定程度上反映了湖泊的营养状况。 东平湖内CDOM浓度整体呈现出从东岸河口区向湖心区、 西南岸递减的趋势, 体现了河流陆源输入对东平湖CDOM的重要贡献。 东平湖水体的CDOM浓度(如a(440))可以用来估算反演常规水质参数, 但仍需要进一步对不同季节不同水域CDOM的物质构成进行深入分析和研究。 由吸收特征值S值、 E3/E4、 M值得出, 东平湖河口区输入的陆源CDOM进入湖泊后, 随着陆源输入的比例下降CDOM腐殖化程度降低, 富里酸的相对含量升高, 且相对分子质量也逐渐减小。

为了实现对快速运动目标的跟踪成像或记录其快速变化的过程, 研制了一种高帧频64×64元蓝光响应增强CCD。该器件的存储区采用漏斗形结构以提高其工作频率, 光敏元采用多蓝光窗口来提高其蓝光响应, 衬底采用较高的电阻率50Ω·cm从而提高了其红光响应, 采用MPP技术来降低暗电流。器件的帧频为2000f/s, 在450~900nm波长范围的平均量子效率为45%, 动态范围达到15000∶1, 暗电流为30pA/cm2。

论述了以2K×2K面阵CMOS图像传感器LUPA4000为基础的2×2光学拼接系统视频电路的方案设计及具体软硬件设计。每块传感器具有独立焦平面电路和信号处理电路, 系统采用编码与控制电路实现4块传感器同时曝光成像和积分时间同步设置, 编码与控制电路将4块传感器的图像数据编码后通过一路Camera Link接口输出。实验成像结果表明, 电路运行可靠, 操作灵活, 可扩展性强, 能够得到很好的拼接图像。