为了消除成像视场外回波对条纹场扫描成像(又称为傅立叶望远镜或者相干场成像)的可能影响, 本文从理论上分析回波引起重构混叠的主要原因, 并针对不同的应用场合提出对应的最佳解决方案。本文通过计算机仿真手段详细研究不同照明区域回波对成像的影响, 仔细分析增加短基线方案对重构模糊的改善效果。仿真结果表明：三光束(同时发射的最多光束)重叠区域的回波对重构结果有最严重影响; 增加短基线可以消除图像混叠, 单臂增加一个短基线则能使图像质量明显改善, 对应的斯托里尔比(Strehl ratio)从0.49上升到0.59; 且单臂增加基线数越多, 则重构图像细节就越丰富。本文所提出的消除成像视场外回波影响的几种方案对于条纹场扫描成像系统在不同领域的应用均具有重要的借鉴价值。

傅里叶望远镜发射系统的性能直接影响图像的分辨率和质量。分析了激光器的参数和性能要求，提出了光纤激光器的设计要点,并指出激光相干长度应至少为光程残差的1.6倍；对激光器的功率和频率稳定性进行了仿真，从设计、算法和使用角度给出了保证激光器稳定性的一些方法；而且结合仿真和实验结果，从发射孔径布局、孔径数量、位置精度和光束瞄准误差等方面，分析了发射器性能对成像质量的影响。指出了基线冗余度、图像分辨率、目标频谱分布和图像质量等因素在布设发射阵列应综合考虑。基于二维抽样定理和统计分析结果，得出计算发射孔径数量的公式，计算了傅里叶望远镜对1000 km 低轨道目标达到5 cm 分辨率时所需的发射孔径数目。此外，还得出发射孔径位置误差应小于最小孔径间距的5%的结论。

为避免傅里叶望远镜重建图像压缩变形，依据激光发射孔径间距，提出了重建图像时矩阵行、列数间应满足的关系；为评价仿真或实验的成像效果，依据发射孔径间距和原目标图像矩阵大小，确定重建图像矩阵规模的具体大小。严格推导逆离散傅里叶变换在傅里叶望远镜中实现图像重建的过程，分析了其中所隐含的发射孔径间距和重建图像矩阵规模间的数量关系，得出两个限定关系公式。仿真和实验结果表明这两个公式可分别保证图像轮廓不产生畸变、重建目标矩阵与原始目标矩阵规模相同。

为了提高最终图像的质量，结合传统的直接重构算法和相位重构算法，提出了一种基于迭代的傅里叶望远镜图像重构方法。对反演得到的傅里叶频谱进行逆傅里叶变换得到直接重构图像，取直接重构图像的阈值图像作为相位重构算法的初始输入，通过迭代能够获得质量更高的图像。成像仿真实验结果表明，成像信噪比为50倍时，与直接重构图像相比，迭代重构图像斯特列尔比从0.82提高到0.88，峰值信噪比从17 dB提高到19 dB；在成像信噪比为100倍时，迭代重构图像斯特列尔比从0.89提高到0.93，峰值信噪比从20 dB提高到22 dB。

为了解决傅里叶望远镜高功率短脉宽激光只能包含部分周期信号的难题, 本文提出多脉冲拼接技术并对其基本原理和应用范围进行深入研究.首先介绍高功率短脉宽激光与声光移频器移频带宽之间的矛盾, 进而引出利用傅里叶望远镜传统时间解调公式进行部分周期信号解调存在的困难.然后给出多脉冲拼接技术的基本理论, 推导出理想情况下移频频率、脉冲重复率和脉宽满足的拼接条件.进而详细分析移频频率稳定性和脉冲重复率稳定性对多脉冲拼接成像结果的影响, 并通过计算机仿真研究一般情况下脉宽变化对多脉冲拼接成像结果的影响.最后得出移频频率和脉冲重复率对成像无影响, 激光脉宽变化小于25%仍可识别目标轮廓的结论.

多光束傅里叶望远镜(MFT)对运动的深空暗目标快速成像有着独特的优势，但光学、电学、机械、软件等未突破的关键技术制约着其发展。根据傅里叶望远镜的成像原理和戈洛姆法则(Golomb ruler)，分析选取了多光束成像下每束光的移频量，并设计了符合系统要求的声光移频器。结果表明，采用Golomb ruler时，31束光系统下的最大相对移频量为7.47 MHz，设计的声光移频器通光孔径为8 mm，全频带下最低衍射效率为0.9021，各指标都能满足系统需求。因此，多光束傅里叶望远镜的移频技术可行。

傅里叶望远镜成像技术，综合了激光主动成像技术、光学合成孔径技术和相位闭合技术是一种新的高分辨率成像探测技术。激光频移的效果是影响傅里叶望远镜成像质量的重要因素，特别是使用大功率、宽光束和宽调制带宽激光的系统。构建了不同的误差模型，推导了频移误差在系统中的传递函数，利用仿真实验分析其对系统成像的影响，得到了对应的误差影响分析。结果表明，频移精度和稳定度严重影响到系统的成像效果，部分情况下含有误差的反演图像与理论反演图像的施特雷尔值已降到0.2，因此合理的设计和选择声光频移器是改善系统成像的一个关键因素。

提出傅里叶望远镜外场成像实验的光学系统组成，详细介绍光学系统的装调和检测过程，并对模拟目标进行成像实验。采用3束不同频率的激光照射模拟目标并在目标表面形成干涉条纹，利用拼接主镜接收散射回波能量，再经次镜汇聚，最后进入压缩透镜组被光电倍增管探测。实验结果表明：主镜支撑结构稳定性优于0.075 mrad，子镜指向调整精度优于0.05 mrad，对安装的61块子镜进行共焦试验，光斑质心重合精度小于20 mm。最后，对3 mm的模拟目标进行外场成像实验，结果表明：室外环境下傅里叶望远镜的成像效果与实验室内成像效果及计算机仿真结果吻合较好，为后续反射模拟目标的成像提供了参考。

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真，改进了外场实验系统结构。采用反射式目标，利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜，使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200 m水平大气两种情况下，分别对2.5 mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近，从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。