实际应用中对合成孔径激光成像雷达的空间远场传输性能、高分辨率成像性能、激光光束波面精度等物理特性决定着合成孔径激光雷达的性能指标，因此在地面预先检测并对成像性能进行评估和标定非常重要，需要构建地面光学检验平台。

基本的地面光学检验平台有两种，即模拟发射光束在漫反射目标上的远距离双向传输的光束传输、目标特性检验平台和模拟远场目标的合成孔径激光雷达成像分辨率检验平台。其中还包括光学天线的波面检测、装校测试检测、二次位相定标检测、目标反射特性测试、大气湍流测试等。

1）大型一体化减震光学平台

中国科学院上海光学精密机械研究所采用一体化的桁架和减震弹簧的设计可以达到有效的减震效果，同时为了获得可变的传输距离，采用多反射镜的折叠光路结构，平台长度为18 m，折叠光路传输距离为100 m。要实现此目的，必须同时满足以下几点要求：①为了减小光学元件引入附加波面误差，保证传输波面面形的质量要求，所需的反射镜要达到一定的面形精度，而且反射镜的数量尽量少；②为了便于对每路反射光路的面形进行检测，每路的反射光路彼此在一定距离间隔内要有所分开；③由于反射主镜和其他光学元件被放置在光学平台上，所设计的折反光路所用的反射镜不应占用光学平台的位置和空间。在满足上述要求的前提下所设计的100多米的折反光路如图11-1所示。为了保证整个光路系统的稳定性，首先将反射主镜和其他光学元件放置在光学平台上，光学平台和折反光路系统再放置在17 m的光学桁架上，在桁架下放置减震弹簧以防止外界震动对整个光路系统的影响。

图11-1中，在折反光路中放置平板剪切干涉仪对每次反射光路的波面进行调整和检测。整个装置总长16.5 m、宽1.7 m、高2 m，可满足100多米的光路折反。此装置结构简单，易于调整和检测。其最终的侧视SAIL原理验证平台如图11-2所示。

2）实验室综合测试检验平台

在实验原理样机系统进行野外地面实验之前，需要对其进行成像系统的检测定标，对模拟远场目标的合成孔径激光成像分辨率检验，代表了合成孔径激光雷达系统的综合性能评定。实验室综合测试检验平台系统如图11-3所示，用于实验室近场模拟光束远场传播与接收的15 m平行光管如图11-4所示。

该合成孔径激光成像雷达实验室原理验证装置经过光电子学系统调试与测试，实现了全系统集成与实时动态演示验证，实现了同时顺轨向和交轨向的二维目标成像。图11-5给出了合成孔径激光成像雷达实验室原理验证装置的实物和实验系统照片。

图11-5　合成孔径激光成像雷达实验室原理验证装置实物和系统照片(www.daowen.com)

（a）光学天线端；（b）光源／相干收发／控制端；（c）测试目标和移动平台；（d）测试实验全景

3）侧视SAIL的外场实验系统平台

侧视合成孔径激光成像雷达原理样机实验系统结构如图11-6所示，采用了高精度的运动模拟平台模拟载机的飞行；采用高精度反射镜作为光束指向偏转机构，同时也作为滑动聚束模式工作的扫描镜，具体结构考虑为：①原理样机的顺轨向可以进行精密扫描，需要达到1μrad的控制精度，用于进行不同工作模式的应用，如条带模式和滑动聚束模式。不微动时是条带模式，当扫描镜微动与平台移动速度同步时是聚束模式，而滑动聚束模式是介于条带模式和聚束模式之间的模式，实现难度较低，但会对激光散斑克服起到一定的作用。②系统后部的仪器仓为激光系统、外差接收系统、数据处理系统以及电源系统。激光系统为啁啾激光种子源加激光放大器结构，接收系统为90°桥接器双路外差平衡探测结构，数据处理系统采用专用计算机系统完成实时数据分析与成像，电源系统提供以上各设备供电接口。③载机模拟运动平台采用了高精度的花岗岩导轨，实现亚波长级的线性运动误差，尽量避免运动模拟平台导致的顺轨向记录相位误差，以利于实验分析，导轨长1.5 m，可以实现1 m左右的合成孔径长度。整个载机平台可以拖动到野外进行外场实验。

4）光学发射和接收系统激光波面的测量

合成孔径激光成像雷达的成像质量与波面的相位质量息息相关。发射和接收波面的测量是系统的调整和装配过程中必不可少的一环，同时，可以对成像结果的分析和处理提供依据。

合成孔径激光成像雷达系统的波面测量的特点是发射波面为大口径直径为100～300 mm的球面波，曲率半径在米级，在传输过程中可探测口径在10～300 mm范围。接收波面为小口径2～20 mm的平面波，近衍射极限。对于这两种情况精度要求高，测量方法需要满足阈值和精度两个方面的要求。系统一般采用啁啾激光器，相干长度有可能只有毫米量级，在采用干涉测量方法时要求相干光的光程接近相等。系统的发射和接收口径变化范围大（几毫米至几百毫米），测量的仪器或方法需要具有较宽的适用性。

非啁啾情况下，可以采用测试口径大于300 mm的单／双剪切平板干涉仪测量。啁啾情况下，需要采用等光程相干的大口径激光波面测量仪。具体结构采用6块平板，双剪切等光程干涉。对于发射口径300 mm及以下的衍射极限系统可以直接测量。在平板表面不采用镀膜，它不受波长的限制，适用多种波段激光器。具有大的动态测试范围，测试系统可以实时调整，满足测量对象变化的要求。

大口径波面测量仪主要采用的基本原理方案为横向双剪切马赫-曾德尔干涉仪结构［9～12］，如图11-7所示。被测波面经过第一块平面透反镜后分为两路光束：一路透射，通过两块平面反射镜连续反射后，再由第二块平面透反镜反射，进入CCD视场；另一路反射，经过另两块平面反射镜连续反射后，透射出第二块平面透反镜，与另一路光束在此相干涉。但是两光束之间产生了垂直于传播方向的横向相对位移，即横向剪切干涉。剪切量的变化由控制反射镜对的移动来实现，此过程可以保持光程一直不变。

获得高精度的关键设计在于其中一块反射镜采用上下一分为二的结构，上下两块分别绕垂直轴顺时针和逆时针转动一个小角度，作为仪器的工作状态。通过分析横向双剪切干涉条纹，对比上下条纹宽度，相当于一些系统误差相抵消，来达到高精度测量衍射极限波面的目的。同时采用干涉等光程设计，适合于相干性很差的激光束测量。该波面分析仪还附带一个中等口径干涉仪方便用于主系统各平板的实时调整。500 mm波面分析干涉仪实物如图11-8所示。