2m衍射口径星载双波长陆海激光雷达系统研究

针对对地三维成像和海洋水深测量的需求，对轨道高度为500 km、口径为2 m的谐衍射光学系统星载双波长陆海激光雷达系统进行了分析。基于单光子阵列探测器，分析了大口径衍射光学系统的光学合成孔径实现方式，并设计了系统参数。波长为1.55μm的陆地观测激光雷达的主要性能指标为：地面像元分辨率4 m,交轨瞬时幅宽4 km,高程测量精度0.3 m。波长为0.516μm的海洋观测激光雷达的可探测水深达30 m。分析了激光本振阵列探测器的结构，提出了基于相干探测的光学合成孔径技术，有望采用计算成像的方式，利用多个子口径的低分辨率复图像信号相干合成高分辨率图像，同时提高图像的信噪比。相同系统参数下的对比分析表明，波长为1.55μm的陆地观测激光雷达采用相干探测体制后，探测性能优于传统的直接探测。采用子口径结构，可降低衍射光学系统的加工难度，同时子口径结构焦距短的特点使得光学系统的轴向尺寸和重量大幅减小。