菲涅耳望远镜全孔径合成的成像激光雷达，原理是对目标投射一个扫描的由两个同轴同心偏振正交的球面波组成的光斑。为了能够对任何一个物点实施类似菲涅耳波带片分布的二维编码，对目标进行二维周期性扫描是必要的，因此本成像激光雷达具有两种工作模式：目标移动而光束作一维周期性扫描和目标静止而光束作二维周期性扫描。目标和光束相互二维扫描将每个目标点的空间二维回波转化为时间流信号，接收端采用同轴相干接收，同时将物体点编码成为一个二维菲涅耳波带结构的复数二次项相位分布，最终通过处理器的匹配滤波重构出物体图像。其优点为：能够实现目标超光学分辨率极限的高分辨率二维成像，同时具有三维成像能力，由于实施了空间对时间的传输信号转化和采用了同轴相干探测，具备了高接收灵敏度和高成像信噪比的特性，并且极大降低了大气对于激光传输的影响，允许使用低质量接收光学系统从而能大大增加接收口径、降低激光发射功率，本方案的激光雷达光机械结构简单，同时由于采用空间光桥接器实现复数相位合成，电子设备也相当简单。

从相干探测的本振激光束的产生方式看，本振激光束事实上是相对于信号光束同轴产生的，两者具有完全相同的目标距离的时间延时，因此自然消除了数据合成所需要的时间和空间同步问题，相对于合成孔径激光成像雷达极大地降低了技术困难。早期的某些合成孔径激光成像雷达的实验报道［1，2］事实上是采用交轨向横向叠加不同顺轨向的合成成像结果而实现的，本质上只属于一维孔径合成。国际上之前报道过一种扫描全息电视的原理和实验［3，4］，它对于物体投射一个二维扫描的光强分布菲涅耳波带片光斑，因此每个物体点被编码成为一个二维菲涅耳波带片结构的光强调制并且转化为时间流信号，接收端把时间信号转化为空间相位信号，采用空间光调制器经过衍射重构出物体图像，在处理中采用了声光调制光频以及余弦拍频和正弦拍频解调合成来产生复数信号，这种系统只适用于静止物体，结构复杂，而且因为采用光强分布的菲涅耳波带片编码而降低了接收灵敏度和成像信噪比，本方案是从光强投射到双光束场强投射和相干探测原理上的重大发展。目前有一种实现成像激光雷达的新原理，即傅里叶望远镜成像系统［5，6］，这种激光成像雷达把不同取向和不同空间频率的光栅状的激光光斑投向运动目标，目标在运动中扫描这些光栅状空间载波形成目标的空间傅里叶谱，考虑到相类似的激光光斑投射和空间时间编码方式，本方案也称为菲涅耳望远镜成像系统。(www.daowen.com)

菲涅耳望远镜全孔径合成的成像激光雷达的系统结构如图12-1所示，单频单模激光器的输出光束经过偏振分束器分为等光强和偏振正交的两路光束，左路光束直接通过具有等效焦距Rl的相位二次项左通道空间相位调制器，右路光束通过具有等效焦距Rr的相位二次项右通道空间相位调制器，两路光束通过偏振合束器再合成为偏振正交的同轴同心光束，然后由发射望远镜和光束扫描器投向目标。光束扫描器使得光束作周期性扫描，对于活动目标将采用一维扫描方式（第一种工作模式），对于静止目标将采用二维扫描方式（第二种工作模式），目标回波由接收望远镜进行光学接收。接收光束经过接收偏振分束镜再重新分解为偏振正交的两路光束，都经过偏振45°旋转板后进入2×4 90°空间光学桥接器，该空间光学桥接器由3个偏振分（合）束器和3个λ／4波片组成，输出4组相互成90°相移的双光束输出［7，8］，两组同轴输出的双光束由两个光电探测器相干探测并通过消直流的上路平衡接收机接收和转化为时间流电子信号，再通过放大和码数转换器处理；另外两组同轴输出的双光束由另外两个光电探测器相干探测并通过相应的消直流的下路平衡接收机接收和转化为时间流电子信号，再通过放大和码数转换器处理。这两路数字化电子信号通过复数转化器转换为复数数学表达，再通过时间空间转换器将时间流信号重新转回空间域的空间二次项相位的复数表达信号。目标和光束扫描相互运动产生的目标点的空间采样是非正交均匀分布的，因此进一步采用重采样插值方法转变为空间坐标正交均匀分布的数据，最后通过相位匹配滤波器使用照明波前的共轭相位二次项通过复相关积分而得到物体的输出图像。另外一种输出的选择是采用相位型空间光调制器，经光源照明后直接产生目标像的视频演示。