介绍了一种折衍混合式激光雷达天线系统的设计力法,完成了一套实用结构的设计和一套试验系统的制作,用试验系统在CO2激光雷达的光学系统中做了验证试验,并与原系统中使用的传统的透射式开普勒天线做了对比实验,实验结果证明试验系统基本达到了设计要求,从而验证了设计方案的可行性。此研究工作对于折衍混合光学系统的研究及应用具有一定的参考价值。

从分析高斯本振光和爱里信号回波互相干函数(或外差量子效率)一阶统计量入手，推导出CO2激光脉冲外差探测振幅、位相和波矢空间夹角匹配条件，其外差量子效率的最大理论值为0.82。在离焦失准状态下(即球像差)，两束光的位相差主要由高斯本振光波前弯曲决定，并因此导致外差量子效率的降低。

为提高CO2脉冲外差激光成像光学系统的外差探测效率,在出射光为基模高斯光束的本振光路的设计中,根据光束经过光学系统的变换与传输特性,采用离焦式扩束望远系统,调节本振高斯光的束腰位置,使之与置于成像物镜焦平面的探测器的光敏面重合,实现高斯光束的本振光与从目标反射的平面波信号光位相的最佳匹配。

较详细地研究了腔内CdTe电光调QCO2窄脉冲激光及其外差信号的时域频域特性,发现它的激光脉冲时域波形有很长的拖尾,拖尾持续时间与CdTe晶体外触发电压开关宽度有关,触发宽度越宽拖尾越长,反之则短.进行了调QCO2脉冲激光微弱信号检测实验,即将脉冲激光衰减到用直接探测方法无法检测的程度,此时再用外差检测方法,在脉冲包络之内及其拖尾部分观察到了较强的外差中频信号,从实验上验证了外差探测灵敏度远远高于直接探测.根据该激光脉冲拖尾持续时间部分可控的特性,从理论上讨论了CO2连续激光本振和窄脉冲主振激光