为了研究CCD与CMOS像素传感器对γ射线电离辐射的响应差异, 对比研究了4类像素传感器的结构特点和辐射响应特性。通过辐射实验, 对各传感器在不同辐射水平条件下的光子响应事件分布、平均灰度值以及典型光子响应事件进行研究。研究结果表明: 光子响应程度均与辐射剂量率相关; CCD像素传感器的沟道传输方式使每列像元间的辐射响应更容易相互干扰; 平均灰度值随剂量率的增大存在明显的梯度, 各积分周期内输出信号灰度值围绕均值上下波动, CCD像素传感器输出信号灰度浮动范围较小; CMOS像素传感器各像元对光子的响应更加明显, CCD像素传感器各像元的响应信号易与相邻像元发生串扰; 各类像素传感器典型辐射响应事件区域中发生光子响应的像元数量随剂量率的增大而增多, 响应事件并非单个光子的行为, 而是反映了多个光子在区域内同时沉积能量的过程。本研究为开发像素传感器的γ射线辐射探测技术和应用提供了重要的理论分析和实验数据支撑。

根据CCD的工作特点，采用曝光控制和多帧图像叠合技术，研制了基于CCD和CsI闪烁体的硬X射线成像探测器，以提高对硬X射线的探测效率。 搭建了实验平台，以微加工技术制作的镍准直器为成像目标进行了实验验证。实验中，利用55Fe放射源对CCD进行直接成像; 然后利用241Am放射源同时对CCD和硬X射线成像探测器分别进行直接成像和间接成像。最后，对图像中出现的拖影、清晰度渐变和区域亮度不同等现象进行分析。分析结果表明: 相比CCD本身，这种技术不仅拓展了探测器的可响应能区，而且提高了的量子效率，并且在241Am放射源照射下，实现了对硬X射线的高分辨成像，其空间分辨优于50 μm。该器件可作为位置灵敏探测器应用于未来空间天文观测。

首先介绍了基于猫眼效应的激光主动探测方法的发展历程, 分析了离焦量、探测距离、大气湍流等因素对猫眼回波的影响; 然后介绍了激光损伤CCD的研究过程及研究现状, 分析了激光损伤CCD的机理及效果; 最后介绍了利用猫眼效应探测CCD被损伤程度的方法, 并指出了此方法的发展方向。

对于物体位移的测试一直是工程领域中不可避免的问题。应用传统全息干涉术测试物体位移的方法处理过程复杂,测量结果精度低。数字全息是传统全息与现代电子技术相结合的一种数字化的光信息处理技术。文中将电荷耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合,实现数字全息的记录和再现过程。用数字的方式记录和处理全息图像,避免了传统全息照相的化学处理,利用数字图像处理技术来改善再现图像质量和提取有价值的信息。在数字全息实验理论分析的基础上,对反射式的被测物体进行了菲涅耳全息图的记录与再现,再现图像的清晰度和干涉条纹的对比度都得到了显著的改善。

激光测向技术是利用光电探测器接收激光信号, 根据探测器光敏面对目标像光斑中心位置的偏差, 解算出角度偏差量, 进而得到目标的方位信息。激光测向技术具有测向范围大、电路设计灵活、测向精度高等特点, 因而得到广泛的应用。光电探测器件是激光测向技术的核心器件, 介绍了三种主要的探测器件, 论述了它们的工作原理和特点, 通过比较得出QD具有更多优点, 是较为理想的精密测向器件, 更适合于高精度动态目标的跟踪测量。

采用重频1 kHz, 脉宽分别为30 ps、100 ns以及4 ns(皮秒脉冲串, 单脉宽30 ps)的532 nm激光辐照面阵CCD器件, 观察到了CCD从线性响应到像元饱和、饱和串扰直至损伤的全过程, 获得了激光辐照CCD的饱和阈值和破坏阈值。实验表明, 皮秒脉冲串激光干扰效果明显优于普通皮秒激光, 获得相同干扰效果时, 皮秒脉冲串激光所需的功率密度要低1~2数量级。

开展了可见光CCD对脉宽为100 fs的808 nm高重频、低重频激光与808 nm连续激光的线性响应对比实验。实验结果表明, 当CCD处于线性响应范围时, CCD对脉宽为100 fs的激光与连续激光的能量响应率之比均接近1, 说明响应特性无差别。同时由CCD原理可知, 响应输出与积分时间内接收到的激光能量成正比, 说明CCD的能量响应率与脉冲宽度、激光重复频率无关。