CN103163532B - 宽条幅直视合成孔径激光成像雷达 - Google Patents

Abstract

一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，其构成包括激光光源、偏振控制器、孔径光阑、变换镜、扫描控制器、发射偏振分束器、水平偏振光路变换镜、水平偏振光路距离延迟器、垂直偏振光路变换镜、垂直偏振光路波面反转器、发射偏振合束器、发射望远镜主镜；所述的接收端包括接收望远镜、接收偏振分束器、2×490°光学桥接器、同相通道平衡探测器、同相通道模数变换器、90°相移通道平衡探测器、90°相移通道模数变换器、复数化处理器、数字图像处理器和控制计算机。本发明不仅保持了直视合成孔径激光成像雷达中的所有特点，而且还具有运动扫描形式简单、控制精度高、实现宽条幅高分辨率成像等优点。

Description

宽条幅直视合成孔径激光成像雷达

技术领域

本发明涉及合成孔径激光雷达，特别是一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，能够充分利用激光能量并简单控制交轨向的扫描就能获得宽条幅的直视合成孔径激光成像雷达。

背景技术

合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离得到厘米量级成像分辨率的唯一的光学成像观察手段。传统的合成孔径激光成像雷达是以侧视为必要工作条件，侧视合成孔径激光成像雷达采用光学外差接收，受大气扰动、运动平台振动、目标散斑和激光雷达系统本身相位变化等影响很大，还要求拍频信号的初始相位严格同步并且需要长距离延时来控制相位的变化，在实际的应用中是很困难的。

在先技术[1]（直视合成孔径激光成像雷达原理，光学学报，Vol.32,0928002-1～8,2012）和先技术[2](刘立人，直视合成孔径激光成像雷达，公开号：CN102435996)所述的直视合成孔径激光成像雷达，采用波前变换原理对目标投射两个同轴同心且偏振正交的光束并且进行自差接收，在交轨向进行空间线性相位调制分辨成像，在顺轨向进行二次相位历程匹配滤波成像。

在先技术[1]和[2]所述的直视合成孔径激光成像雷达，具有能够自动消除大气、运动平台、光雷达系统和散斑产生的相位变化和干扰，允许使用低质量的接收光学系统，不需要光学延时线，无需进行实时拍频信号相位同步，成像无阴影，可以使用各种具有单模和单频性质的激光器，同时采用空间光桥接器实现相位的复数解调，电子设备简单等特点。但是该直视合成孔径激光成像雷达是采用两个光束偏转器对两光束进行对向扫描并要求保持精确同步，要使两光束对向扫描的精确同步是比较困难和复杂的，同时，在方形或圆孔径下，远场的目标面产生的光学足趾也是方形或圆形，此时，其有效条幅的交轨向宽度小于顺轨向宽度，实际上是一种窄带条幅成像，同时，交轨向分辨率也低于顺轨向分辨率，严重影响成像质量。在先技术要获得宽条幅的远场光斑，只能采用交轨向大于顺轨向的矩形口径光阑，对于激光的能量(一般激光器出来的能量是集中在中心的圆形区域)进行矩形切割，能量损失严重，得不到充分的利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述在先技术的不足，提出一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，该宽条幅直视合成孔径激光成像雷达通过波面变换在方形或圆形的孔径光阑下在目标远场处产生交轨向大于顺轨向的条幅宽度，实现宽条幅与高分辨率成像；且对两偏振正交光路中的一支进行波面反转，另一支距离延迟补偿，合束后再通过发射主镜发射到远场目标处，因此，只要对变换镜进行周期运动扫描控制，就能在快时间轴上产生目标交轨向与目标位置有关的空间线性相位项调制的数据收集；同时，可以灵活控制变换镜的波面变换与它们间的位置关系，产生不同的顺轨向条幅、交轨向条幅宽度比，获得不同比例的宽条幅图像。

本发明的技术解决方案如下：

一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，特点在于由发射端、接收端和控制计算机构成，所述的发射端包括激光光源、偏振控制器、孔径光阑、变换镜、扫描控制器、发射偏振分束器、水平偏振光路变换镜、水平偏振光路距离延迟器、垂直偏振光路变换镜、垂直偏振光路波面反转器、发射偏振合束器、发射望远镜主镜；所述的接收端包括接收望远镜、接收偏振分束器、2×490°光学桥接器、同相通道平衡探测器、同相通道模数变换器、90°相移通道平衡探测器、90°相移通道模数变换器、复数化处理器、数字图像处理器；上述部件的位置关系如下：

在所述的控制计算机的控制下，激光光源输出的偏振光束经过偏振控制器获得所需的45°方向的偏振光束，通过孔径光阑再进入变换镜，其中变换镜通过连接扫描控制器使变换镜做周期运动扫描，然后光束通过发射偏振分束器在空间上被偏振分解为两个等强度的偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，H-偏振光束先经过H-偏振光路变换镜然后通过H-偏振光路距离延迟器到发射偏振合束器，V-偏振光束先经过V-偏振光路变换镜然后通过V-偏振光路波面反转器到发射偏振合束器，该发射偏振合束器将H-偏振光束和V-偏振光束组合为同轴同心且偏振正交的光束，由发射望远镜主镜发射向目标；

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2×490°光学桥接器的输入端，其输出的四组相互具有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90°相移通道平衡探测器探测，其输出由90°相移通道模数变换器转化为数字信号，所述的同相通道模数变换器输出的数字信号和90°相移通道模数变换器输出的数字信号由所述的复数化处理器和数字图像处理器处理后输出目标的数字图像。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明使用变换镜对两偏振光束进行波面变换，采用简单的结构即可实现在方孔或圆孔光阑下，获得远场交轨向大于顺轨向的矩形或椭圆形的光学足趾，实现宽条幅的成像。

2、本发明对一偏振光束进行波面反转，另一偏振光束合理补偿距离延迟，使得两光束实现等光程，可以有效地消除各种相位干扰；由于交轨向的波面反转，对变换镜的周期扫描运动，就可以实现远场两波面随时间反向变化，获得所需的目标交轨向与目标位置有关的空间线性相位项调制的数据收集，扫描方式简单，控制精度高。

3、本发明在交轨向上的扫描采用变换镜运动，与两光束扫描相比，其有效条幅宽度等于光斑大小，而在成像分辨率与光斑尺寸无关，与变换镜的尺寸和运动范围有关，因此可以通过增大变换镜的尺寸和运动范围获取高分辨率图像。同时，可以灵活控制变换镜的波面变换与它们间的位置关系，产生不同顺交轨向条幅宽度比，获得不同比例的宽条幅图像。

附图说明

图1是本发明宽条幅直视合成孔径激光成像雷达的原理图。

图2是本发明宽条幅直视合成孔径激光成像雷达的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先参阅图1，图1为本发明宽条幅直视合成孔径激光成像雷达的原理图。由图可见，本发明宽条幅直视合成孔径激光成像雷达由发射端、接收端和控制计算机22组成，所述的发射端包括激光光源1、偏振控制器2，孔径光阑3，变换镜4、扫描控制器5、发射偏振分束器6、H-（水平）偏振光路变换镜7、H-偏振光路距离延迟器8、V-（垂直）偏振光路变换镜9、V-偏振光路波面反转器10、发射偏振合束器11、发射望远镜主镜12和控制计算机22；所述的接收端包括接收望远镜13、接收偏振分束器14、2×490°光学桥接器15、同相通道平衡探测器16、同相通道模数变换器17、90°相移通道平衡探测器18、90°相移通道模数变换器19、复数化处理器20、数字图像处理器21；

上述部件的位置关系如下：激光光源1输出的偏振光束经过偏振控制器2和孔径光阑3，然后通过变换镜4，其中变换镜4通过连接扫描控制器5使变换镜4周期运动扫描，然后光束通过发射偏振分束器6在空间上被偏振分解为两个等强度的偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，H-偏振光束先经过H-偏振光路变换镜7然后通过H-偏振光路距离延迟器8到发射偏振合束器11，V-偏振光束先经过V-偏振光路变换镜9然后通过V-偏振光路波面反转器10到发射偏振合束器11，该发射偏振合束器11将H-偏振光束和V-偏振光束组合为同轴同心且偏振正交的光束，由发射望远镜主镜12发射向目标。

激光光源1出射的激光经过偏振控制器2后产生45°偏振的偏振光束，且激光光斑能量一般集中在中心的圆形区域，采用孔径光阑3对激光器的能量进行切割，理想的孔径光阑一般采用方形孔径函数或者圆形孔径函数，可以有效地利用激光能量，又因为方形光斑能够产生均匀的照明条幅，而且具有更好的成像分辨率，因此这里采用方形孔径函数来分析和讨论，而圆形孔径函数具有相类似的结论。其方形孔径光阑3的窗口函数为

$W(x,y)=\mathrm{rect}\left(\frac{x}{L^{\mathrm{in}}}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y}{L^{\mathrm{in}}}\right)$

经过方形孔径光阑3的光束通过变换镜4和发射偏振分束器6后分成H-偏振光束和V-偏振光束。H-偏振光束通过H-偏振光路变换镜7在发射望远镜主镜12的后焦面上产生的内发射光场分布为：

$e_H^{\mathrm{in}}(x,y)=\mathrm{CW}(\frac{x}{\mathrm{\ϵ}},y)\mathrm{rect}\left(\frac{x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f}{D_x^{\mathrm{in}}}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y}{D_y^{\mathrm{in}}}\right)\exp \left\{\mathrm{j\π}\right[\frac{{(x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f)}^2}{{\mathrm{\λR}}_1^{\mathrm{in}}}+\frac{y^2}{{\mathrm{\λR}}_2^{\mathrm{in}}}\left]\right\}$

V-偏振光束通过V-偏振光路变换镜9在发射望远镜主镜12的后焦面上产生的内发射光场分布为：

$e_V^{\mathrm{in}}(x,y)=\mathrm{CW}(\frac{x}{\mathrm{\ϵ}},y)\mathrm{rect}\left(\frac{x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f}{D_x^{\mathrm{in}}}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y}{D_y^{\mathrm{in}}}\right)\exp \left\{\mathrm{j\π}\right[\frac{{(x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f)}^2}{{\mathrm{\λR}}_1^{\mathrm{in}}}+\frac{y^2}{{\mathrm{\λR}}_3^{\mathrm{in}}}\left]\right\}$

其中，x为内焦面交轨向坐标轴，y为内焦面顺轨向坐标轴，ε是由变换镜4产生的x方向的振幅因子，设计变换镜4使ε＞1即可实现宽条幅远场照明光斑，式中 为等效二次项曲率半径； 为变换镜4的尺寸，扫描控制器5控制变换镜4的周期运动扫描，由于要实现运动扫描，一般设计 可使光斑在变换镜4内；t_f为快时间，αⁱⁿ为扫描控制器和相应光学系统结构有关的时间运动参数。

而后，H-偏振光束经过H-偏振光束距离延迟器8，V-偏振光束经过V-偏振光束距离波面反转器10，可使得两偏振光束等光程到达发射偏振合束器11，最后经过发射望远镜主镜12发射到远场目标处，由于V-偏振光束经过V-偏振光束波面反转在远场实现波面反转，因此远场的照明波前中的x转化为-x。设发射望远镜主镜12的焦距为F，目标中心距离为Z，则作用距离的放大倍数是M=Z/(Z-F)，这时在目标面上形成H-偏振和V-偏振的照明波前分别为：

$e_H^T(x,y)=\mathrm{CW}(\frac{x}{\mathrm{M\ϵ}},\frac{y}{M})\mathrm{rect}\left(\frac{x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f}{D_x}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y-{\mathrm{\βt}}_s}{D_y}\right)\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\right[\frac{{(x-{\mathrm{\αt}}_f)}^2}{R_1}+\frac{{(y-{\mathrm{\βt}}_s)}^2}{R_2}\left]\right\}\×$

$\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λZ}}\right[x^2+{(y-{\mathrm{\βt}}_s)}^2\left]\right\}$

$e_V^T(x,y)=\mathrm{CW}(\frac{-x}{\mathrm{M\ϵ}},\frac{y}{M})\mathrm{rect}\left(\frac{-x-{\mathrm{\α}}^{\mathrm{in}}{t}_f}{D_x}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y-{\mathrm{\βt}}_s}{D_y}\right)\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\right[\frac{{(-x-{\mathrm{\αt}}_f)}^2}{R_1}-\frac{{(y-{\mathrm{\βt}}_s)}^2}{R_3}\left]\right\}\×$

$\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λZ}}\right[{{(-x)}^2+(y-{\mathrm{\βt}}_s)}^2\left]\right\}$

式中 $R_1=M^2{R}_1^{\mathrm{in}},$ $R_2=M^2{R}_2^{\mathrm{in}},$ $R_3=M^2{R}_3^{\mathrm{in}},$ α＝Mαⁱⁿ， $D_x=M{D}_x^{\mathrm{in}},$ $D_y=M{D}_y^{\mathrm{in}},$ t_s为慢时间，β为慢时间在平台运动顺轨向的照明光斑中心位置时间参数，目标面上的照明光斑尺寸为L_x＝εMLⁱⁿ，L_y＝MLⁱⁿ。上述公式中最后一项与Z有关的相位二次项是发射光束夫琅禾费衍射传播产生的远场背景相位二次项。对于一个特定的慢时间，抛物相位分布随x变换器4的快时间扫描变化，可见照明光斑的空间相位差具有抛物等位线：

式中1/R₄＝1/R₂+1/R₃。一般设计时采用R₁＝R₂＝R₃，这时R₄＝R₁/2。

目标回波由接收望远镜13接收，被接收的回波光束通过接收偏振分束镜14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2×490°光学桥接器15的输入端，其输出为四组相互具有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16探测，其输出由同相通道模数变换器17转化为数字信号，而相移为90°和270°的两组光束对由90°相移通道平衡探测器18探测，其输出由90°相移通道模数变换器19转化为数字信号。

采用一个目标点(x_p,y_p)的成像过程进行分析，当目标点(x_p,y_p)的反射波面进入2×490°光学桥接器15，经过平衡探测器和模数变换器，最终从复数化20处理得到的光电流复数信号为：

$i(x_p,y_p:{\mathrm{\αt}}_f,{\mathrm{\βt}}_s)=\mathrm{CA}(x_p,y_p:{\mathrm{\αt}}_f,{\mathrm{\βt}}_s)\exp (-j\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λR}}_1/2}{x}_p{\mathrm{\αt}}_f)\exp \left[\frac{\mathrm{j\π}}{{\mathrm{\λR}}_4/2}{(y_p-{\mathrm{\βt}}_s)}^2\right]$

其中

$A(x_p,y_p:{\mathrm{\αt}}_f,{\mathrm{\βt}}_s)=W(\frac{x_p}{\mathrm{M\ϵ}},\frac{y_p-{\mathrm{\βt}}_s}{M})\mathrm{rect}\left(\frac{x_p-{\mathrm{\αt}}_f}{D_x}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{x_p+{\mathrm{\αt}}_f}{D_x}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y_p-\mathrm{\β}{t}_s}{L_y}\right)$

数字图像处理器21用于对数据进行处理有

$I(x,y)=C\left\{F_{{\mathrm{\αt}}_f\→\mathrm{\ξ}}\right\{A(x_p,y_p:{\mathrm{\αt}}_f,\mathrm{\β}{t}_s)\exp (-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}{R}_1/2}{x}_p{\mathrm{\αt}}_f)\left\}\exp \right[\frac{\mathrm{j\π}}{{\mathrm{\λR}}_4}{(y_p-{\mathrm{\βt}}_s)}^2\left]\right\}\⊗\exp [-\mathrm{j\π}\frac{{\left(\mathrm{\β}{t}_s\right)}^2}{{\mathrm{\λR}}_4}]$

$\≈{\mathrm{CS}}_{\mathrm{\ξ}}\left(\mathrm{\ξ}\right)\mathrm{\δ}(\mathrm{\ξ}+\frac{x_p}{{\mathrm{\λR}}_1/2})S_y\left(y\right)\mathrm{\δ}(y-y_p)$

其中，S_ξ(ξ)为交轨向相干点扩展函数，S_y(y)为顺轨向相干点扩展函数，因此目标点最终在以点(-x_p,y_p)为中心成了像。

对于一个二维目标上了所有点成像为

$I(x,y)\≈\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{C}_p{S}_x\left(x\right)\mathrm{\δ}(x+x_p)S_y\left(y\right)\mathrm{\δ}(y-y_p)$

对于成像分辨率，采用相干点扩散函数的最小全宽度表达，顺轨向有而当扫描控制器5对变换镜4进行运动扫描时，一般设计变换镜4的交轨向长度满足 $D_x^{\mathrm{in}}>\mathrm{\ϵ}{L}^{\mathrm{in}},$ 若变换镜4在交轨向的移动范围为 $(-k{D}_x^{\mathrm{in}},k{D}_x^{\mathrm{in}}),$ 其中 $k\≤(D_x^{\mathrm{in}}-L^{\mathrm{in}})/2D_x^{\mathrm{in}}$ 为变换镜4扫描运动的可能设计值，此时，目标面上可成像有效条幅宽度就是L_x(L_x＝εMLⁱⁿ)，且傅里叶变换最大恒定积分宽度为K_FD_x(K_F＝2k)，因此交轨向的分辨率为当ε＞1时，可以获得交轨向有效条幅宽度大于顺轨向宽度，同时可以通过简单增大变换镜的交轨向尺寸D_x来增大扫描范围，提高成像分辨率。

图2是本发明宽条幅直视合成孔径激光成像雷达发射装置的一个实施例的结构图。

本实施例性能指标要求为：飞机机载观察，平台运动速度为40m/s；观察高度Z=1km，要求激光照明条幅宽度为10m×5m即ε＝2，且分辨率全宽度为有d_x＝15mm，d_y＝15mm。

本实施例的具体结构见于图2，包括：激光光源、1/2波片、方形光阑、柱面镜、电动机、发射偏振分束棱镜、柱面镜、3片反射镜组合、柱面镜、2片反射镜组合、发射偏振合束棱镜、发射望远镜主镜；接收端包括：接收望远镜、接收偏振分束棱镜、2×490°光学桥接器、I-通道平衡探测器、I-通道A/D变换器、H-通道平衡探测器、H-通道A/D变换器、复数化处理器、数字图像处理器和控制计算机，分别对应于原理图1的器件的1-22。其中1/2波面实现45°的光束偏振，3片反射镜组合构成等效的距离延迟器，2片反射镜与水平方向成22.5°和67.5°放置构成波面反转器。

其中发射激光波长采用1.06μm，方形孔径3的尺寸为5mm×5mm(x×y)，柱面镜4只对交轨向x起作用，其焦距为f_x＝35mm，为了使柱面镜4便于运动扫描，柱面镜4与发射偏振分束器6的间隔保留5mm，发射偏振分束器6和11采用K9玻璃，其折射率n≈1.5，尺寸为45mm×45mm，因此，光束在发射偏振分束器里的衍射等效于空气中的衍射距离为30mm，柱面镜7只对顺轨向y起作用，其焦距为f_y＝-70mm，紧挨着偏振分束器6，柱面镜9也只对顺轨向y起作用，其焦距为f_y＝70mm，也紧挨着偏振分束器6的另一边，柱面镜4、7、9的尺寸均为20mm×20mm，因此，在主镜的后焦面（位于柱面镜7和9上）产生尺寸为10mm×5mm的矩形内发射光斑，其等效二次项曲率半径R₁＝70mm，R₂＝70mm，R₃＝70mm，即在主镜后焦面上产生了象散波前为（单位:毫米）

$\stackrel{\→}{i}\mathrm{rect}\left(\frac{x}{10}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y}{5}\right)\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{1.06\×{10}^{-3}}\right[\frac{x^2+y^2}{70/2}\left]\right\}+\stackrel{\→}{j}\mathrm{rect}\left(\frac{x}{10}\right)\mathrm{rect}\left(\frac{y}{5}\right)\exp \left\{j\frac{\mathrm{\π}}{1.06\×{10}^{-3}}\right[\frac{x^2-y^2}{70/2}\left]\right\}$

其中，表示H-偏振矢量，表示V-偏振矢量。

发射主镜焦距设计为F=1m，因此距离放大倍数为M=10³，发射主镜口径应该为>143mm，目标面照明光斑尺寸为10m×5m。取k＝0.25，柱面镜4的运动范围为 据此，成像分辨率的设计d_x＝15mm，d_y＝15mm。

激光脉冲重复率为800Hz，光脉冲宽度的设计可以为700μs，凹柱面镜4的扫描重复率为800Hz，运动的速度为4000m/s。

光学接收主镜口径为Φ200mm，接收望远镜的放大倍数为40，因此输出信号光束的口径为Φ5mm；2×490°光学桥接器的通光口径为Φ5mm；平衡探测器的光电接收器的通光口径至少为5mm。

Claims (3)

1.一种宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，由发射端、接收端和控制计算机(22)构成，所述的接收端包括接收望远镜(13)、接收偏振分束器(14)、2×490°光学桥接器(15)、同相通道平衡探测器(16)、同相通道模数变换器(17)、90°相移通道平衡探测器(18)、90°相移通道模数变换器(19)、复数化处理器(20)、数字图像处理器(21)；目标回波由接收望远镜(13)接收，被接收的回波光束通过接收偏振分束器(14)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2×490°光学桥接器(15)的输入端，其输出的四组相互具有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(16)探测，其输出由同相通道模数变换器(17)转化为数字信号，而相移为90°和270°的两组光束对由90°相移通道平衡探测器(18)探测，其输出由90°相移通道模数变换器(19)转化为数字信号，所述的同相通道模数变换器(17)输出的数字信号和90°相移通道模数变换器(19)输出的数字信号由所述的复数化处理器(20)和数字图像处理器(21)处理后输出目标的数字图像；其特征在于所述的发射端包括激光光源(1)、偏振控制器(2)、孔径光阑(3)、变换镜(4)、扫描控制器(5)、发射偏振分束器(6)、水平偏振光路变换镜(7)、水平偏振光路距离延迟器(8)、垂直偏振光路变换镜(9)、垂直偏振光路波面反转器(10)、发射偏振合束器(11)、发射望远镜主镜(12)；在所述的控制计算机(22)的控制下，激光光源(1)输出的偏振光束经过偏振控制器(2)获得所需的45°方向的偏振光束，通过孔径光阑(3)再进入变换镜(4)，其中变换镜(4)通过连接扫描控制器(5)使变换镜(4)做周期运动扫描，然后光束通过发射偏振分束器(6)在空间上被偏振分解为两个等强度的偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，H-偏振光束先经过H-偏振光路变换镜(7)然后通过H-偏振光路距离延迟器(8)到发射偏振合束器(11)，V-偏振光束先经过V-偏振光路变换镜(9)然后通过V-偏振光路波面反转器(10)到发射偏振合束器(11)，该发射偏振合束器(11)将H-偏振光束和V-偏振光束组合为同轴同心且偏振正交的光束，由发射望远镜主镜(12)发射向目标。

2.根据权利要求1所述的宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，其特征在于所述的孔径光阑(3)为方孔孔径光阑或圆孔的孔径光阑，在所述的发射望远镜主镜(12)的后焦面上产生矩形或椭圆形孔径函数，使得目标远场产生宽条幅的矩形或椭圆形光斑。

3.根据权利要求1所述的宽条幅直视合成孔径激光成像雷达，其特征在于所述的发射偏振分束器(6)产生的两个等强度的偏振正交的H-偏振光束和V-偏振光束，分别经过水平偏振光路距离延迟器(8)与垂直偏振光路波面反转器(10)，经过发射望远镜主镜(12)发射后，在远场目标处产生等距离延迟的两波面在交轨向互为反转的同轴波面。