超薄、超轻、高分辨率光学望远镜的研制对天文观测和空间监视光学望远成像的发展具有至关重要的意义。近年来,基于微纳光子集成电路（Photonics Integrated Circuits,PICs）的微缩干涉集成光学成像技术的发展为研制超薄平面型超高分辨率望远镜系统提供了新途径。微缩干涉集成光学成像本质上是一种基于PICs的光学综合孔径干涉计算成像技术,完全区别于基于折反射原理工作的光电望远镜成像系统,通过半导体制备工艺大幅度减小系统的体积、重量和功耗。本文围绕新一代光学遥感成像系统发展需求,理论分析各集成光学功能器件的光场调控物理效应对微缩干涉集成光学成像质量退化机理;重点攻关解决微缩干涉集成光学成像多维度光场转换建模、功能器件优化设计和图像计算重建等关键科学技术问题;搭建光场参数可控的微缩干涉集成光学成像原理验证实验装置,获取光场图像数据,完成对相关模型的验证。研究成果可以为研制高性能微缩干涉集成光学成像系统奠定理论与技术基础,为空间光学侦察监视预警系统的变革提供新途径。主要的研究工作如下:（1）面向工程化应用,针对微缩干涉集成光学成像重建图像质量对比度差、采样信息丢失以及分辨率不足等问题,综合考虑集成基线透镜阵列和PICs的光场传递转换效应,深入研究各集成光学功能器件（透镜阵列、波导阵列、阵列波导光栅、移相器和平衡四正交探测器）的光场调控物理效应对微缩干涉集成光学成像质量退化机理,分析各集成光学功能器件的工程误差对成像质量的影响并确定关键参数的误差选择范围,为微缩干涉集成光学成像系统的工程化应用提供理论支持。（2）针对微缩干涉集成光学成像光场转换模型和表征模型相对缺乏的研究现状,立足于系统端到端光场转换表征思路,理论分析微缩干涉集成光学成像系统核心部件对场景辐射场的传递、转换与耦合机制,建立场景辐射场经微缩干涉集成光学成像的多维度（空间维、辐射维及光谱维）光场传递转换模型,为全链路微缩干涉集成光学成像质量表征和U-V空间频谱图精准覆盖奠定基础。（3）针对微缩干涉集成光学成像存在中低频采样信息不足而导致成像质量较差的问题,以微缩干涉集成光学成像光场转换模型为基础,设计了一种分层多级采样透镜阵列排布方式,增加不同方向上中低频信息采集数目,实现U-V空间频谱图（二维空间频谱）精准覆盖。同时,基于分层多级采样透镜阵列,对微缩干涉集成光学成像系统的关键系统参数的选择提出了合理的建议,AWG的最佳波长间隔为10nm,分层多级采样透镜阵列的占空比容忍误差为5%。（4）考虑到透镜阵列子孔径尺寸大小不一,设计了基于微缩干涉集成光学成像的非均匀多级采样透镜阵列,建立了非均匀多级采样透镜阵列的半径计算模型,并且确定了与透镜阵列（最佳半径参数下）级联的波导的参数。研究结果可为微缩干涉集成光学成像系统的优化设计和加工制造提供理论依据。（5）微缩干涉集成光学成像系统可应用于不同场景,针对天文干涉成像,设计内外层迭代优化算法重建图像,在最佳初始阈值时,系统成像的PSNR提升了至少3d B,SSIM至少提升了0.6。针对地面场景干涉成像,采用最小全变分法提升图像质量,系统成像的PSNR提升了至少5d B,SSIM提升了至少0.14。在不同应用场景下,对不同干涉臂数目和不同阵列波导光栅波长间隔的系统成像结果进行重建,进一步验证了重建算法的可行性。（6）搭建了微缩干涉集成光学成像验证实验平台,通过对单一频率正弦振幅光栅的采样和重建,验证了微缩干涉集成光学成像体制的合理性。同时,对简单靶标采样实验进行了讨论与分析,为改进实验成像链路提供实际依据。