直视SAIL工作状态是雷达光轴垂直对准目标面，雷达搭载平台的运动方向为顺轨方向（记为x方向），顺轨的正交方向为交轨方向（y方向），光轴方向为雷达的直视方向（z方向），图5-1给出了直视SAIL和侧视SAIL的工作方式，均属于条带扫描模式［9］。

图5-1　直视SAIL和侧视SAIL的工作方式

图5-2为直视SAIL一般性结构的功能模块图，直视SAIL由发射机、接收机和控制计算机构成。对于特定的应用系统可以根据要求对于模块的排布和结构进行具体设计。

直视SAIL的第一个关键问题是发射机必须产生具有空间抛物相位波前差的同轴偏转正交偏振的发射双光束。激光光源输出的偏振光束经过发射偏振分束器在空间上被偏振分解为两个等强度偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，H-偏振光束先经过H-偏振光路偏转器然后再通过H-偏振光路波前变形镜到发射偏振合束器，V-偏振光束先经过V-偏振光路偏转器然后再通过V-偏振光路波前变形镜到发射偏振合束器。H-偏振光束偏转器和V-偏振光束偏转器事实上组成了一个同步相对旋转偏转系统以实现两光束的精确对向扫描。该发射偏振合束器将H-偏振光束和V-偏振光束再组合为同轴同心且偏振正交的抛物相位波差的光束，因此H-波前变形镜和V-波前变形镜、发射偏振合束器和变换透镜构成了关键性的能使输入平行光束产生偏振正交和具有空间抛物相位波前差的同轴双光束的波前变换器。搭载平台的运动可以在交轨向产生与目标横向位置成正比的线性相位项调制，同时在顺轨向产生以目标纵向位置为中心的可控二次项相位历程。因此应当设计两个波前变形镜和变换透镜的结构参数使得在发射主镜后焦面上产生两个内发射光场分布，其具有如下的空间相位二次项形式：

式中，为等效二次项曲率半径；为光场振幅分布函数；分别为x方向和y方向上的宽度；tf为光束扫描的快时间，扫描的中心偏移量为αintf，其扫描宽度为Tf，即扫描的起始和终结时间为（-Tf／2，Tf／2），αin为与扫描器和相应光学系统结构有关的时间偏转参数。发射主镜后焦面上存在一个限定内光场的矩形光阑，矩形孔径平行于光束偏振方向，窗口函数即为(www.daowen.com)

式中，KW是由于光束偏转造成可成像有效条幅宽度因子（见后）。可见两个内光场波前的空间相位差为抛物面函数：

式中，。事实上发射望远镜主镜后焦面上的内发射光场的受限光阑可以为矩形孔径也可以为圆形孔径。矩形光斑能够产生均匀的照明条幅，所以具有更好的成像分辨率［10］。应当注意光场的场强及其传播因子为复常数，为了简化表达均忽略不计并一直记为C。

图5-3为一种同轴双光束波前变换器的具体结构，变换透镜的焦距为f2，V-偏振光路的波前变形镜为柱面镜，其焦距为-f2，H-偏振光路无波前变形镜。以图中的位置安排并考虑准几何投影变换［4，11，12］，有。

图5-3　一种产生空间抛物相位波差的正交偏振同轴双光束的波前变换器结构

第二个关键问题是接收机必须实现同轴相干探测及回波信号相位的复数化处理。同样见图5-2，目标回波由接收望远镜接收，被接收的回波光束通过接收偏振分束镜相应地再分解为偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，两路光束进入2×4 90°光学桥接器［13］，其输出为4组相互具有90°相移的同轴干涉光束对，其中相移为0°和180°的两组光束对由同相通道平衡探测器探测，其输出由同相通道模数变换器转化为数字信号，而相移为90°和270°的两组光束对由正交相移通道平衡探测器探测，其输出由正交相移通道模数变换器转化为数字信号，同相通道模数变换器输出的数字信号和正交相移通道模数变换器输出的数字信号由数字化复数化处理器产生最终的目标数据，然后采用数字图像处理器实现目标图像重构。控制计算机用于数据获取和图像处理的流程控制。