由于载机负载有限，质量一直是机载成像系统结构设计时的关键指标。主支撑结构作为机载成像系统中光学系统的主承力结构，必须进行轻量化设计。但是，以往机载成像系统主支撑结构轻量化设计方法主要包括选择比刚度高的金属材料、优化框架结构布局、调整壁厚、增加减重槽等具体措施。由于金属材料的密度和线膨胀系数较高，这种轻量化设计方法的轻量化程度不高，且有时无法满足高精度光学系统无热化设计的要求。因此，提出了一种复合材料与金属材料相结合的新型轻量化设计方法，利用更低密度、更低线膨胀系数的碳纤维复合材料作为主支撑结构成型材料，钛合金作为对外接口材料，并以质量最轻为目标、基频为约束进行了参数优化设计，最后采用预浸料制造与铺放方法获得了更高轻量化、更优尺寸稳定性的主支撑结构。通过数值计算、仿真分析与振动试验对新方法的有效性进行了验证，结果表明：新型轻量化主支撑系统基频为425 Hz；质量为10.5 kg，轻量化率为33.5%；60 ℃均匀温升时轴向光学间隔变化量为0.021 mm，降低了84.9%。研究结果表明：新型轻量化设计方法合理、有效，解决了结构轻量化与光学无热化设计的难题，并应用到长焦距大口径机载红外成像系统中。

在对高压电晕放电进行监测时，为了扩大成像系统的检测范围，提升检测精度，设计了一款大视场大相对孔径高分辨率的日盲紫外成像系统。该系统采用反远距的结构形式，使用12片标准球面镜片，光学总长为90 mm，系统全视场角为56°，相对孔径为1/2。系统工作波长为240~280 nm，在全视场范围内，畸变小于2.2%，相对照度大于70%，系统的在110 lp/mm的空间频率处调制传递函数大于0.65，为之后的公差分配和热差校正留有足够空间。计算了由温度变化引起的热离焦，根据离焦量，利用被动式机械补偿法对系统的热差进行校正，补偿后的系统在-20~60 ℃的温度范围内调制传递函数均大于0.4，实现了无热化设计。最后，通过合理的公差分配及分析，加工装调后的系统仍有较高的成像质量，满足电晕检测的实际使用需求。

波前编码红外成像技术是一种结合光学编码和数字解码两步成像的计算光学成像技术。波前编码无热化红外成像系统通过在红外光学系统的光阑附近增加特殊面形的光学相位板，对场景红外辐射进行编码调制，使得在宽的环境温度范围内红外焦平面探测器输出的中间编码图像具有高度一致性，再对中间编码图像进行数字解码得到清晰红外图像。近年来，国内外学者开展了大量波前编码无热化红外成像技术的理论分析和原理验证，表明其无热化特性的有效性。文中结合作者近年来的研究工作，主要介绍波前编码无热化红外成像技术的研究背景、基本原理、关键技术、国内外典型的设计方案和原理样机、并展望了波前编码红外成像技术的应用价值和发展趋势。