直视合成孔径激光成像雷达发射激光光束通过偏振分束器产生两束偏振正交的光束，采用波面变换器产生顺轨向二次项波前和交轨向线性调制需要的二次项波前。交轨向两个二次项波面变换器的相对运动产生线性相位调制，顺轨向为共轭的二次相位调制。同步控制器控制波面操控器扫描和采样的同步，使得每次采样的线性调制项的初始相位相同，从而不产生相位历程的干扰。直视合成孔径激光成像雷达的初始相位同步方法比线性光频调制侧视合成孔径激光成像雷达的同步方法简单可靠。

2014年，上海光机所研制了外场演示样机，其结构图如图1-21所示。图1-22（a）为实际样机照片，图1-22（b）为1.2 km的3M反射纸制作的“E字母”目标成像结果。演示样机［11］的设计为：工作距离1.2 km，激光波长0.53μm，光学发射和接收口径均为120 mm，成像分辨率约为6 cm，光学足趾1.2 m×1.2 m。在发射机中采用了一种改进的马赫-曾德尔偏振分束和合束结构，采用一个驱动器的运动产生准确的交轨向线性相位，接收机采用2×4 90°空间光学桥接器和两个平衡光电探测器产生同相和正交相光电流。实验中以样机偏转来模拟目标和样机之间的相对运动，演示样机也实现了多种大气条件下的目标成像。

此后，该样机进一步开展了3M反射纸材料复杂面目标的外场成像实验，成像结果如图1-23所示。另外也尝试开展了非合作材质的目标外场成像实验，成像结果如图1-24所示。成像目标为模拟的铝制F16战机，表面喷砂，成像距离为230 m，成像分辨率优于3 cm。

2016年，上海光机所开展了机载合成孔径激光成像雷达演示验证工作，完成了机载合成孔径激光成像雷达体制样机试制和挂飞试验，实现了飞行高度3.2 km下，成像分辨率优于5 cm的机载合成孔径激光二维成像结果。这些结果为后续地基／天基合成孔径激光成像雷达的进一步发展提供了重要技术支撑。

此后，上海光机所进一步拓展了直视SAIL的工作距离和成像模式，2016年11月在上海天文台佘山观测站进行了地面水平链路远场成像试验，实验距离分别为6 km和10 km，成像分辨率达到5 cm，验证了系统远程成像能力。此后，进一步开展了1～3 km的无人机目标逆合成孔径激光雷达成像实验，获得了无人机SAIL图像。

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图1-22　直视合成孔径激光成像雷达的室外实验

（a）直视SAIL样机；（b）1.2 km成像结果

图1-23　坦克和直升机3M反射纸面目标外场成像结果

图1-24　铝制飞机模型外场成像