根据某型号空间遥感相机的技术指标要求, 对成像单元进行了详细的设计与分析。首先, 给出了一种小体积、轻质量、高稳定性成像单元的结构形式; 其次, 针对遥感相机电子学设备在轨工作的复杂工况, 提出了成像单元防护性设计方法, 对大功耗元器件设计了主动热控措施; 最后用有限元法对成像单元进行了详细分析, 分析结果表明, 成像单元一阶模态为184 Hz, 远大于遥感相机基频106 Hz, 具有较好的动态性能; 成像单元在自重、±25 ℃工况条件下, 力学及热稳定性较高。对成像单元进行了力学和热光学试验, 力学试验结果表明成像单元的一阶频率为185 Hz, 与理论分析结果一致性较好, 热光学试验结果表明: 成像单元对整机热光学性能影响很小, 各项指标均满足设计要求。

航空遥感器在高速飞行时，由于光学窗口玻璃与大气间的摩擦会产生大量热，致使光学窗口玻璃在热载荷作用下发生变形，光束通过时会发生偏折、产生光程差等问题，导致航空遥感器的光学系统成像受到影响。为了更好地抑制这种影响，介绍了双层光学窗口的结构，并结合实例验证，对比分析了同等厚度下单、双层光学窗口的光学性能。根据窗口结构给出了在满足外界作业环境下，圆形和矩形窗口厚度的确定方法及不同窗口安装方式对厚度的影响；分析了在压力和温度的影响下，窗口玻璃的变形情况，并结合载机飞行工况对双层窗口进行了热变形分析；结合实际光学系统，验证了双层窗口的光学性能，并和同等厚度的单层窗口进行对比。分析结果表明，在航空遥感器高速飞行条件下，与同等厚度的单层窗口相比，双层窗口玻璃的径向温差和轴向温差更小；针对所研究的光学系统，双层光学窗口玻璃热变形后引起的光学系统离焦量更小，并且对光学系统调制传递函数（MTF）的影响更小，空间频率在0~65 cycle/mm 范围内不低于0.3，且在65 cycle/mm 时MTF 的相对下降量不超过10%，即双层光学窗口的引入使光学系统在不用调焦的情况下就可以满足使用要求。对双层光学窗口的分析研究也可以为其他航空光学窗口设计提供参考。

在离轴三反射系统热光学理论分析的基础上，利用热光学实验测试了光学系统在不同热环境下的成像质量。将实测温度代入有限元模型，计算表征镜面变形的Zernike系数。将Zernike系数输入光学设计软件，复算光学系统的理论成像质量，并与测试结果进行对比分析。结果显示，理论复算值与实验实测值相吻合，证明了理论分析的正确性。试验检测表明，系统在Nquist频率下，18 ℃时的静态传递函数为0247；14~21 ℃时的静态传递函数为0221~0254，满足系统成像质量要求。

考虑空间环境中温度是光学系统成像质量的主要影响源，针对离轴三反射光学系统提出了一套由有限元分析到光学分析的热光学分析方法。在有效分析均匀温度场对系统影响的基础上，采用有限元分析得到温差影响下的镜面面形畸变，并用Zernike多项式拟合畸变面形；将Zernike系数代入光学设计软件CODE V，理论分析了温差影响下的光学系统成像质量，提出了光学系统温控指标。以温控指标为依据对光学系统采用主动热控进行热光学试验，所得试验结果均达到56 lp/mm下光学系统全视场MTF值>0.2的光学参数要求，实验结果证明了理论分析的准确性和温控指标的合理性。

空间相机光学窗口与周围环境进行热交换, 导致窗口的温度发生不均匀变化, 包括整体温度水平的变化以及产生径向温差、周向温差和轴向温差。这些温度梯度将影响相机的光学系统质量。针对某相机光学窗口温度分布不均匀的特点, 提出利用非顺序光路建立复杂光瞳的方法对光学窗口进行分区, 在各子区域上建立温度的径向分布特征, 然后将各子区域的变化再统一到整个元件中, 进而评判对整个系统的影响。结果表明, 新方法合理可行, 温度周向不均匀分布会降低光学系统质量, 并且不能完全通过离焦来补偿。

为了克服空间环境剧烈的温度变化,利用有限元模型分析计算了星载三线阵相机在不同温度状态下的镜面面型畸变与筒长变化,并用输出的泽尼克(Zernike)系数表示畸变,将得到的Zernike系数与筒长变化量拟合入CODE V光学设计软件,进一步分析了光学系统在不同温度状态下的调制传递函数(MTF)曲线的下降;结合目标光学参数提出2 ℃温控指标。针对轴向温差温控指标的各种温度水平制订实验工况,对星载三线阵相机分工况进行热光学实验,测得的实验室静态传递函数都达到或接近目标值0.2,将测得的MTF值和理论分析结果相比较,验证了温控指标与温控手段的合理性。

为适应空间光学遥感技术的快速发展及对空间光学遥感器需求的不断增长，在追求高空间分辨率、高光谱分辨率、高辐射分辨率性能及轻量化的同时，必须考虑空间光学遥感器对恶劣的发射运载力学环境及在轨真空热环境的适应性问题。本文概述了国内外空间光学遥感器环境适应性设计的现状与进展，阐述了空间环境因素对空间光学遥感器性能的影响，尤其是在力学及真空热环境作用下的环境效应，探讨了环境效应的作用机理。在对任务需求和环境效应分析的基础上，提出了空间光学遥感器环境适应性设计的要求、准则以及适应性设计要点。提出在空间光学遥感器设计的早期设计阶段，应统筹考虑对未来可能遇到的各种环境的适应性问题，并开展以质量特性、动力学特性及热光学特性为主的适应性设计分析迭代。在实施阶段，需进行相应的特征试验以及环境模拟试验，实地考核空间光学遥感器的力学及热光学特性以及在各种模拟环境条件下功能和性能的有效性和正确性，确保对未来各种恶劣环境条件的适应性。本文对设计分析迭代过程中以及试验过程中对环境适应性的评价方法及其相关的地面试验内容和方法也进行了论述。

表征了新合成的热光聚合物bisphenol A-aldehyde resin (BPA-resin)的独特性质.并且利用光刻和反应离子刻蚀技术(RIE)制备成功BPA-resin 聚合物的单模条波导.实验结果表明,对于TE和TM偏振,该聚合物波导在1.31 μm和1.55 μm波长下分别有低达0.43 dB/cm和0.51 dB/cm的传播损耗.在上述波长下,波导的低偏振相关损耗 (PDL)小于0.1 dB/cm.因此,是制备可调热光器件的良好导波模快.