10 .6um CO2 激光具有優(yōu)越的大氣傳輸性能， 特別是在煙霧條件下有極強(qiáng)的穿透能力以及良好的相干性， 易于實(shí)現(xiàn)外差探測(cè)， 而且外差探測(cè)靈敏度比直接探測(cè)靈敏度可提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。目前， CO2 激光外差主動(dòng)成像的信號(hào)體制主要有:聲光(A -O)調(diào)制連續(xù)波外差體制， 線(xiàn)性調(diào)頻脈沖壓縮體制和窄脈沖外差體制(電光調(diào)Q);CO2 激光外差主動(dòng)成像的光學(xué)成像方式基本有三種:一為多元陣列探測(cè)凝視成像方式;一為單元探測(cè)二維掃描成像方式;此外， 還可把上述兩種基本方式結(jié)合折衷成為又一種多元掃描成像方式， 以提高成像幀頻。CO2 相干激光雷達(dá)的研究已經(jīng)歷了近三十年的時(shí)間， 也取得了很大突破。然而， 由于CO2 激光成像雷達(dá)的體積比較大、研制成本較高， 而且探測(cè)器需低溫制冷等， 其在應(yīng)用中的競(jìng)爭(zhēng)力受到制約。

2 .2.半導(dǎo)體成像激光雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.2.1.半導(dǎo)體成像激光雷達(dá)

最近十幾年， 全固態(tài)小型成像激光雷達(dá)成為各國(guó)軍方研究的熱點(diǎn)。20 世紀(jì)80 年代中期以后， 隨著半導(dǎo)體激光器在提高輸出功率和改進(jìn)光束方向性能以及探測(cè)器降低探測(cè)閾值等方面取得的重大進(jìn)展， 半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室， 研制了一種125mW 半導(dǎo)體激光的測(cè)距、成像激光雷達(dá)， 它能夠以每秒4 次的速度更新圖像;隨著高重復(fù)頻率高功率半導(dǎo)體二極管陣列激光器的實(shí)用化， 又出現(xiàn)了24 通道實(shí)時(shí)成像二極管陣列激光成像， 對(duì)目標(biāo)的最大測(cè)程為500m ， 幀頻為3Hz ， 視場(chǎng)為4°×10°， 具有偽彩色和灰度反射強(qiáng)度圖像的實(shí)時(shí)顯示以及實(shí)時(shí)目標(biāo)分類(lèi)和瞄準(zhǔn)點(diǎn)確定等功能。半導(dǎo)體激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、造價(jià)低、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高和低功耗等;缺點(diǎn)是相干性較差因而只能采用直接探測(cè)。

2.2.2.非掃描成像半導(dǎo)體激光雷達(dá)

非掃描成像半導(dǎo)體激光雷達(dá)能同時(shí)進(jìn)行被動(dòng)強(qiáng)度成像(即不用激光照射時(shí)的成像)和主動(dòng)強(qiáng)度成像(即主動(dòng)照明時(shí)的成像)， 還可進(jìn)行強(qiáng)度成像和速度成像。而且由于焦平面陣列器件的采用， 使各種成像的速率都非常高。這就為先進(jìn)的實(shí)時(shí)圖像處理提供了先決條件， 這也是掃描半導(dǎo)體激光雷達(dá)所達(dá)不到的。采用非掃描成像技術(shù)還可大幅度提高激光雷達(dá)的作用距離。現(xiàn)有的掃描式半導(dǎo)體激光雷達(dá)中，由于掃描速度和孔徑要滿(mǎn)足一定要求， 限制了寬光敏面積光源的使用。而大功率的半導(dǎo)體激光器， 特別是大功率陣列激光器都是擴(kuò)展型光源， 具有很寬的發(fā)光面積， 因而受到限制。其次， 掃描式激光雷達(dá)每像素對(duì)應(yīng)的光電積分時(shí)間很短， 因而掃描半導(dǎo)體激光雷達(dá)的信噪比不高、作用距離短， 一般都小于1公里。

非掃描成像半導(dǎo)體激光雷達(dá)系統(tǒng)在去掉了復(fù)雜笨重的掃描裝置同時(shí)， 也為采用擴(kuò)展型光源提供了可能性。同時(shí)， 焦平面陣列探測(cè)器的使用， 每像素的光電積分時(shí)間可以相應(yīng)的提高n 倍， n 為總的像素?cái)?shù)。而且還可采用高靈敏度的像增強(qiáng)器件， 因此其接收靈敏度比掃描激光雷達(dá)系統(tǒng)高很多。所以， 為了增加半導(dǎo)體激光雷達(dá)作用距離(例如增大到10 公里， 使之可以滿(mǎn)足一般戰(zhàn)術(shù)需要)， 采用非掃描成像技術(shù)， 即焦平面成像技術(shù)， 是比較好的解決方案。20世紀(jì)90 年代， 一種僅適用于半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)的“非掃描器半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)” 已由美國(guó)Sandia 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制成功。這種激光雷達(dá)系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的掃描激光雷達(dá)幀率低、視場(chǎng)小、體積大等問(wèn)題， 具有高幀率、寬視場(chǎng)、堅(jiān)固、體積小等特點(diǎn)，特別適用于半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)導(dǎo)引頭， 這可能是今后半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)的重點(diǎn)發(fā)展方向。該非掃描半導(dǎo)體激光主動(dòng)成像雷達(dá)， 采用距離成像方式， 最大作用距離1km， 距離分辨率可達(dá)15 -1cm。其激光器光源部分由時(shí)間積分電荷耦合器件CCD 陣列照相機(jī)記錄， 這種方法通過(guò)測(cè)量在光學(xué)接收系統(tǒng)光亮度調(diào)制的相位移動(dòng)與參照物的比較來(lái)確定目標(biāo)物體的距離。但是由于成像元素和幀頻速率的限制， 這種方法的成像速率不可能很快， 因此會(huì)產(chǎn)生距離模糊， 作用距離和分辨率受到影響。