针对水下湍流的复杂性和多变性对水下航行器性能和姿态控制产生的挑战，提出使用卷积神经网络来测量水下湍流的温差耗散率XT。首先，采用功率谱反演法和惠更斯-菲涅尔原理仿真生成了受水下湍流影响的散斑图像数据集。随后，利用卷积神经网络提取这些受湍流影响的散斑图像中的特征信息，并对温差耗散率XT进行估计。最后，通过现场实验数据集验证了所提出方法的可行性。实验结果表明，所提出的神经网络在实地实验数据集和模拟仿真数据集上表现出相似的分类精度和损失曲线，其测量准确率分别为98.8%和99.2%。这一研究为水下环境监测和资源勘探领域提供了重要的参考，对于光学图像处理和湍流研究等相关领域具有实际意义。

为实现传统红外成像系统与红外偏振成像系统探测能力的比较，基于系统的最小可分辨温差和最小可分辨偏振度差，分别建立了二者的作用距离模型，讨论了非理想探测器的参数对系统探测能力的影响，并设计了相应实验，验证了建立模型的可靠性，为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供了参考。

冷反射现象是指在红外热成像系统中制冷探测器通过前面光学表面的反射而探测到的自身的像，冷反射的控制是红外成像系统的重要任务。本文设计了一款采用Cassegrain(卡塞格林)反射结构的制冷型中波红外成像系统，分析了该系统的冷反射现象，得到了冷反射现象严重的表面。接着，通过Zemax软件降低这些严重面的冷发射，在控制冷反射的同时兼顾系统传递函数MTF的优化。通过NARCISSUS宏命令（冷反射分析宏命令）、Tracepro建模软件和实际成像图将优化后的中波红外成像系统与冷反射抑制前的系统进行比对。结果显示：探测器像面冷反射引入的等效温差( NITD)由1.0484 K下降到了0.1576 K，同时系统在调焦过程中冷反射斑的能量和尺寸无明显变化，优化后的光学结构有效地控制了系统的冷反射。

We present a scheme for estimating the noise-equivalent temperature difference (NETD) of frequency upconversion detectors (UCDs) that detect mid-infrared (MIR) light. In particular, we investigate the frequency upconversion of a periodically poled crystal based on lithium niobate, where an MIR conversion bandwidth of 220 nm can be achieved in a single-poled period by a special design. Experimentally, for an MIR radiating target at a temperature of 95°C, the NETD of the device was estimated to be 56 mK with an exposure time of 1 s. Meanwhile, a direct measurement of the NETD was performed utilizing conventional methods, which resulted in 48 mK. We also compared the NETD of our UCD with commercially available direct MIR detectors. We show that the limiting factor for further NETD reduction of our device is not primarily from the upconversion process and camera noise but from the limitations of the heat source and laser performance. Our detectors have good temperature measurement performance and can be used for a variety of applications involving temperature object identification and material structure detection.

碲镉汞材料为窄禁带半导体，随着工作温度的升高，材料本征载流子浓度会增加，探测器截止波长会变短，暗电流增加等，会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能，但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题，在保证探测器正常工作性能的前提下，提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点，有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析，在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference，NETD）为25.3 mK，有效像元率为99.48%，在高温条件下具备较优的工作性能。