杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光，利用点源透过率（PST）与杂散光系数（VGI）的函数关系计算了VGI，并分别用VGI和杂散比（NSR）作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明：采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射，此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础，研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响，进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系，提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计，此时杜瓦漏热为1.7 W，制冷机功耗为103.72 W，系统的VGI从1.95%降低至1.92%，窗口的NSR下降了60%，满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题，组件通过力学试验，已成功运用于某项目用光谱成像仪中。

多余物引起航天、航空产品发生故障的案例有很多。红外探测器多余物的动态位移，会导致瞬时闪现的圆形影像故障，干扰红外弱小目标检测识别与跟踪；或者碰撞焦平面阵列产生无效像元，影响热成像系统的最小可分辨温差和作用距离。通过分步拆卸查找故障器件内的可排除宏观微粒，运用扫描电镜检测识别多余物，梳理制造过程和使用过程中出现多余物的来源和产生过程，提出必须从生产源头预防和控制多余物的途径和方法。力学和光学分析计算表明，宏观微粒破坏成像光束在焦平面上的光强分布，它位移掠过视场的时间小于 50 ms，线度小于 1 mm衍射现象显著，圆形影像大多发生在夫琅禾费衍射区域，线度 10.m大小的多余物靠近焦平面阵列产生菲涅耳衍射斑。

制冷型红外探测器有响应快、灵敏度高和探测距离远的特点，在智能光电装备中应用广泛。然而在实际应用场景中会经历冲击激励，引起冲击响应，为了确保制冷型红外探测器能够胜任复杂多变的苛刻环境，在设计阶段进行冲击响应谱环境适应性研究十分必要。基于应用的动力学环境，通过计算与仿真键合引线弧形受力与位移，综合考虑引线材料特性，优选设计引线材料与键合弧形，并对引线键合工艺进行优化，最终通过了 1000g量级的冲击响应谱试验。

通过对探测器杜瓦组件的悬臂梁结构进行理论分析，提出了杜瓦组件力学薄弱结构的优化设计方法，并利用Ansys软件对优化前后的杜瓦组件结构进行了模拟分析。结果表明，杜瓦组件的模态一阶基频大幅提高，比平行支撑结构的组件增加了130%，比常规无支撑结构的组件增加了317%。通过试验验证后发现，杜瓦组件的抗振动性能也得到了大幅提高，可以抗住15g的耐久随机振动、176g的短时大量级随机振动以及2000g的机械冲击。

集成冷光学的红外探测器杜瓦封装在中波、长波红外组件研制中具有重要意义，有利于抑制红外辐射背景、提升仪器灵敏度和集成度。提出了集成冷光学的中波、长波双波段探测器杜瓦组件，设计了一体化冷平台支撑、低漏热透镜支撑等新结构，解决了冷光学透镜组与探测器组合、双波段探测器透镜组之间高精度配准及高强度单点支撑钎焊等新工艺，建立了该冷光学集成组件杜瓦的冷面温度均匀性、双温区控制以及低热负载等关键参数。实现了杜瓦液氮热负载小于0.85 W，中波工作于73 K，冷面温度均匀性0.36 K，长波工作于65 K，冷面温度均匀性0.08 K，探测器与透镜组配准精度偏差优于±10 μm，探测器光学模组间配准偏差优于±15 μm。该新型杜瓦已通过一系列空间环境适应性试验验证，成功应用于风云四号系列气象卫星大气垂直探测仪中。

为了提高大口径红外长波相机光学系统的成像质量，对红外长波杜瓦的温度场在不同窗口温度下进行了有限元分析和实验验证，明确了杜瓦窗口温度对探测器杂散光和冷屏热辐射的影响。结果表明，当窗口温度为200 K时，可有效抑制窗口引入的背景杂散光，满足设计需求。结合窗口工作温度，分析了力、热和力-热耦合对杜瓦窗口厚度、口径等设计参数的影响，并利用Zernike多项式对杜瓦窗口的形变量进行拟合，以调制传递函数和波像差作为评价指标，实现了大口径长波红外杜瓦组件的窗口变形控制。为了减小低温窗口引起的漏热以及确保窗口的可靠性，采用钛合金外壳实现杜瓦的低漏热以及更高强度的力学支撑。分析了厚度和口径分别为4 mm和58 mm的杜瓦窗口在三种工况下的形变对红外相机系统成像质量的影响。