在航空遥感领域中, 双波段光学系统是最具代表性的光学系统。与单一波段光学系统相比, 双波段系统可以同时探测到背景信号和目标信号, 从而获得更准确的信息。采用离轴反射系统这一方案与折射系统相比, 在满足更长焦距的同时, 又能实现光学系统小型化的目标。本文提出一种基于自由曲面的反射系统作为设计蓝本, 能够获得如下优点: 视场角更大, 光路容易折叠, 系统成像质量高, 能够达到高分辨率成像以及系统的轻量化设计。本文采用动态光学理论对系统初始结构进行求解并通过对系统元件的倾斜与偏移计算获得离轴系统, 系统引入自由曲面获得更加优质的成像质量。系统参数如下: 焦距为 2000 mm, 相对孔径为 1/2, 视场角为 6.×1., 工作波段为 3～5 .m与 8～12 .m, 选用法国 Sofradir公司生产的红外双色焦平面阵列非制冷型探测器; 设计结果表明, 加入自由曲面后系统的成像质量得到了明显改善, 系统在整个工作波段内 MTF值在 14 lp≥0.3。

针对复杂环境下远距离点目标弱目标探测的需求，设计了红外双波段双视场成像告警系统。为提高其目标探测能力以及环境适应能力，该系统采用高阶非球面，减少系统镜片数量，提高系统 透过率，同时校正轴上、轴外像差及高级像差，提高系统成像质量；采用光学被动消热差方式，实现了光学系统-40～60 ℃的无热化设计。采用旋转电磁铁为驱动元件，实现了80 ms大/小视场切换 速度以确保目标在视场切换过程中不丢失。采用电限位、机械限位以及磁力锁紧机构作为限位组件，实现了大/小视场切换后光轴晃动小于两个像素的稳定精度。设计结果表明，该红外成像告警系 统光机结构设计合理、结构紧凑、成像质量好，满足目标探测要求，在红外成像告警领域具有较好的应用前景。

设计了一个工作于 D波段的微带转波导结构。过渡结构由 2部分组成，分别为微带-带状线过渡结构和带状线－波导过渡结构。相比传统的微带至波导结构，该结构无需额外的金属波导短路结构，减少了加工流程，直接和标准波导相连即可。仿真结果表明，在 122~140 GHz范围内，反射系数小于 -10 dB，最小插入损耗为1.85 dB。该过渡结构基于栅格阵列( LGA)封装工艺，能够直接与其他的芯片和无源器件进行集成和封装，对射频微系统的集成具有重要意义。

介绍了一套基于频率步进机制的W波段三维近场安检成像系统以及相应的成像算法.W波段信号可以穿透普通衣物, 对人员携带的藏匿物品进行成像.成像算法通过在频率波数域进行插值处理可以完全补偿近场的波前曲面.文中阐述了频率波数域的插值过程以及实验数据的预处理过程.成像系统通过发射宽带信号得到高分辨距离像, 通过提高工作频率得到高分辨方位像, 方位向分辨率优于5 mm.成像实验结果表明该系统性能优于现有的Ka波段成像系统.

考虑红外多波段双视场共光路系统多谱段色差严重且能量透过率低, 本文设计了结构简单的红外中波/长波双波段双视场折射系统, 实现了成像系统的功能多样性。该系统采用了320 pixel×240 pixel红外中波和长波双色焦平面阵列探测器, 通过引入非球面元件提高了系统校正像差的能力, 实现了镜片组的结构性调整。系统包括变焦和二次成像两个子系统, 其中变焦系统短焦距为50 mm, 长焦距为200 mm, 满足100%冷阑匹配。像质评价结果表明: 在17 lp/mm处, 调制传递函数(MTF)在中波处大于0.5, 在长波处两个视场下都接近衍射极限; 另外80%左右的能量都能被集中在一个像元上, 光谱透过率均匀, 且无严重的冷反射现象。优化后的光学系统具有适用范围广, 结构紧凑以及成像效果好等优点, 在机载光电侦察跟踪设备上有较好的应用前景。

双波段/多波段融合成像技术受到普遍重视，使得双波段光学系统尤其是可见光/长波红外(VIS/LWIR)成像系统成为研究的重要方向之一。在分析反射式、折反式和折射式双波段成像系统的结构形式以及常用的折射共窗口系统的组成和特点的基础上，针对双波段系统在应用中的欠缺，设计了一款可用于手持式设备的VIS/LWIR共窗口折射望远系统，系统的主要技术指标为：0.6~0.8 μm (VIS)，8~12 μm (LWIR)，VIS=47 mm，IR=58 mm，2ω=9.8°，FVIS=2，FIR=1.3。设计结果符合各项指标，像质在两个波段均满足使用要求。整个光学系统尺寸为51 mm×93 mm×136 mm，结构紧凑，实用性强。