利用光学不变量对焦平面系统进行近轴分析，得到了量化焦平面系统冷反射集中程度和变化率的两个一阶参量。以热辐射理论为基础，推导并总结了冷反射引入温差（NITD）和成像系统参数及环境参数的关系式。以焦距为90 mm，视场角4°，F数2.75的中波焦平面成像系统为例，在CODE V软件中对其冷反射效应进行了定量分析，并以一阶参量为约束，实光线追迹辅助验证的方式进行了冷反射优化,优化后光学系统的冷反射降低了70%。在杂光分析软件(ASAP)中根据系统的实际参数对冷反射分布进行了模拟，结果表明对冷反射进行优化控制后，系统的NITD减小到了预设值之下，冷反射效应得到了很好的控制。

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不同于传统的非制冷红外成像技术，提出了基于微电子机械系统(MEMS)的新概念光学读出非制冷红外成像技术。它的光学读出系统基于空间刀口滤波原理，具有高灵敏度、高分辨率和高抗震性等优点，但同时也受到了反光板的弯曲变形、粗糙度等复杂因素的影响。在大量实验数据的基础上，利用夫琅禾费近场衍射理论，建立了复杂因素下光学灵敏度的理论分析模型，详细分析了刀口滤波位置、反光板的长度、曲率半径、粗糙度、LED光源的强度以及扩展宽度等对光学灵敏度的影响，并提出了通过极限操作使系统的光学灵敏度最大化的光学优化方法。

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