按照合成孔径激光成像雷达的光学原理，设计了一个缩小尺度的实验室SAIL装置，首先在短距离上模拟远场衍射实现了点目标的顺轨向激光合成孔径成像［12］，然后在采用HCN光谱吸收盒同步起始光频相位的基础上实现了点目标的顺轨向和交轨向同时成像［13］，成像分辨率达到约为1.2 mm（交轨向）×2 mm（顺轨向），事实上点目标成像分辨率的测量可以认为是对于整体系统的分辨率标定。本节介绍在该装置上的进一步研究进展，即实现了一个二维图案目标的顺轨向和交轨向的同时二维成像，这是继美国两个单位［14，15］后的国际上第3个成功的实验室SAIL实验结果。

实验室SAIL装置是自由空间光学结构（见图11-15），但是发射小孔和接收小孔采用了相同尺寸的方形孔径代替圆孔，这对于成像分辨率有利［7］。目标是一个“SIOM”字符的图案，其实验装置如图11-16所示，采用棱镜反射式反光膜制作。使用电子控制精密平动机械移动目标，模拟SAIL和目标之间的相对运动，并且同时进行顺轨向和交轨向数据的同时收集。本振光束臂的长度接近目标距离，用于减弱非线性啁啾和光频同步相位误差，HCN吸收盒光路用于采样起始光频同步。光源采用1.55μm单模啁啾半导体激光器，输出功率2 mW，激光啁啾范围1 538.5～1 541 nm，波长扫描速率100 nm／s，啁啾速率1.267 4×1013Hz／s，准直后通过1 mm×1 mm的方形发射孔径发射，物面衍射照明主斑为10 mm的方斑（见图11-17），即扫描条带宽度≤10 mm。目标距离为3.2 m，相当于产生约为3.2 m的相位二次项照射波面。目标面成45°放置，步进间隔为0.1 mm，步数为251。本振反射镜与目标中心差距约为20 mm，所产生的外差信号频率约为1.8 kHz，示波器采样频率为2.5 MHz。

系统工作采用目标移动-停止-激光波长啁啾-目标移动的工作模式，同时系统设计为正侧视工作状态，因此匹配滤波器应为，其中x为目标移动位置，x0为光斑中心位置，λ为激光波长，R0为目标最短距离。(www.daowen.com)

合成孔径成像中，目标移动导致的距离徙动为，其中ρa为顺轨向分辨率，对本实验设置，距离徙动Rq远小于距离分辨率，因此可以忽略，算法中没有采用距离徙动校正。

本系统算法流程基于距离多普勒算法，根据光频域合成孔径成像的特性进行了调整，成像的最终结果如图11-18所示。

本尺度缩小的合成孔径激光雷达实验系统按照SAR的标准工作模式实现了顺轨向和交轨向的实时二维成像，实现了合成孔径激光成像雷达的光学、光电子学和计算机处理的全过程贯通，验证了技术应用的功能特性与技术方案和途径的可行性，取得了突破性进展。该尺度缩小的SAIL实验系统与美国的光纤技术组装的实验室尺度SAIL系统的结构完全不同，采用了自由空间光学结构，具有尺度缩放性。