合成孔径激光雷达(SAL)是合成孔径与激光雷达的结合体。由于SAL的工作波长较短,可以在短时间内实现高分辨率成像,近年来发展较快。但短波长也会带来其他问题,对于机载SAL,其波长比载机振动幅度小1~2个数量级,所以载机的振动会给回波带来较大的相位误差,传统的惯导系统很难达到激光波长级的定位精度,需要进行基于数据的自聚焦才能实现SAL成像。针对这一问题,提出一种利用最小熵自聚焦(MEA)和deramp结合的全孔径成像算法,并利用该算法对SAL实测数据进行了成像处理,成像结果证明了该算法的有效性。

以往对于超短脉冲与二能级原子系统的研究大多基于一些近似方法(慢变包络近似和旋转波近似等), 从而求得解析的近似解。但是, 由于忽略掉一些有用的光场中的信息, 就会造成光场导数项所产生的非线性性质的缺失。本文基于FDTD算法和预测-校正法相结合, 建立了预测-校正FDTD算法, 用于研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用, 以准确地描述光场与原子系统相互作用的特征, 验证了面积定理的部分规律；进一步构建了能够实现完全反转原子系统上下能级粒子的短脉冲。相关研究可为目标的特征分析提供参考。

增益媒质因其优良的放大特性和广阔的应用前景吸引了国内外学者的广泛关注, 然而, 激发增益媒质补偿欧姆损耗需要较强的外部能量, 极大地限制了增益媒质的发展前景。本文使用辅助位微分方程的时域有限差分方法研究了麦克斯韦方程与半经典的电子速率方程相耦合的自洽仿真过程, 并基于四能级原子系统描述的增益媒质和异常光传输现象间的耦合机制, 提出了一种新颖的含亚波长周期裂缝的增益/金属/增益纳米阵列结构。研究结果表明, 本文提出的纳米结构可以使用较低外部能量实现完全补偿欧姆损耗的目的。该结果对深入了解纳米结构和增益媒质之间的相互作用有着重要的意义。

针对机载合成孔径激光雷达实测数据成像中旁瓣较高的问题, 提出一种新旁瓣抑制算法。压缩感知理论表明, 稀疏信号恢复重构过程的同时, 信号旁瓣会被压低, 但合成孔径激光雷达图像不是稀疏的。针对这一问题, 提出了一种基于改进SVA(Spatially Variant Apodization)和压缩感知重构SAL图像的旁瓣抑制算法。首先, 利用改进SVA算法将SAL图像变稀疏, 然后再利用压缩感知算法对稀疏图像进行恢复。分别对SAL仿真数据和实际高旁瓣SAL复图像进行抑制旁瓣处理。仿真结果表明: 该算法能够在保证主瓣不被展宽的前提下有效抑制SAL旁瓣。

合成孔径激光雷达(SAL)是作为未来远距离高分辨率对地区域观测的理想方式。针对传统的单发单收合成孔径激光雷达系统中高分辨率和宽测绘带的矛盾导致测绘带宽窄的问题,提出一种多发多收合成孔径激光雷达工作体制,该体制工作在低PRF模式,保证了距离向测绘带的不模糊,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合实现了方位向的多普勒不模糊。通过自适应波束形成将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。首先简述了方位向多通道技术提高方位向分辨率的原理; 随后提出了多发多收合成孔径激光雷达的工作体制,并且给出了该工作体制下的信号模型,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了基于自适应波束形成解模糊信号处理方法。最后,通过三发三收体制验证多发多收合成孔径激光雷达工作体制的可行性。

本文研究多孔径合成孔径雷达(SAR)通道间的失配问题，提出了一种在两个SAR 原始数据域进行两步滤波的通道均衡方法。针对天线波束方向图差异进行距离多普勒域上的幅相滤波，在距离频域方位时域进行的幅相滤波针对的是频率响应差异。在第一步滤波中，为消除通道间的确定性差异，对高相干性区域构造一个自适应滤波器，对噪声区域则采用非自适应滤波。经过第二步滤波后，噪声被滤除，剩余就是运动目标信号。机载实测数据处理验证了原始数据域通道均衡方法的可行性。

逆合成孔径激光成像雷达受激光调制技术以及回波相位信息易受大气湍流破坏的限制，采用常规的相位相干积累类方法得到目标二维高分辨图像很困难.针对这一情况，提出了一种基于逆Radon变换的实包络成像算法.利用回波距离脉冲压缩后的实包络信息，实现方位向的非相干积累，最终得到二维高分辨图像.通过该算法，成像系统可以使用非相干激光信号，在脉冲重复频率较低且存在大气湍流的情况下，也可以获得高质量的成像结果.仿真实验验证了此算法的有效性和优越性.

在描述了调频连续波信号模型以及其外差接收体制特点的基础上,针对传统合成孔径雷达的“一步一停”模型中忽略的平台连续运动引入的多普勒频移项,采用线性调频连续波信号的合成孔径成像激光雷达瞬时距离较传统合成孔径雷达的改变.推导出在该模型下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法,一并考虑了在连续波信号模型中多普勒频移项对成像的影响.仿真证明了该算法能有效补偿平台连续运动带来的影响.

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源的成像系统,可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果。首先,在理想条件下分析了调频连续波的信号模型,推导出在连续波系统聚束模式下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法。然后,使用傅里叶变换法对符合von Karman谱的随机相位屏模拟大气湍流,并分析了Fried参量和合成孔径长度之间的关系。最后,仿真说明真空中采用方位预处理可以消除图像重影,并且补偿多普勒频移项可以消除8.6～9.3 dB的能量损失和使图像散焦的现象。而在有大气影响时,合成孔径长度的选择小于Fried参量时,图像方位向可以良好聚焦。