光外差探测技术是一种高精度的全息探测技术，由于该技术具有灵敏度高、分辨率高等诸多优点而得到广泛应用，尤其在远距离微弱信号检测方面，具有直接探测不可比拟的优势。在外差探测中，本振光场与信号光场的匹配状态决定了外差探测系统的探测灵敏度。然而由于激光的波长非常短，在工程应用中几乎所有目标表面都可以被认为是光学粗糙表面。当激光照射在粗糙目标表面时，激光回波波前会被粗糙表面所调制形成散斑场，造成外差探测器表面本振光场与信号光场的波前失配，进一步导致探测器表面不同面元产生的中频光电流相互抵消，从而显著降低外差探测系统性能，这种现象被称为外差信号的退相干效应。在主动光外差探测应用领域，如合成孔径激光雷达、远距离相干雷达和激光测振等，由于探测目标表面粗糙导致的外差信号退相干效应依然是限制外差技术工程应用的核心难题。
　　本文围绕主动光外差探测应用中的退相干效应问题及其抑制技术展开研究，主要开展了以下工作：
　　1．基于经典光外差探测理论与散斑场统计理论，对粗糙目标导致的外差信号退相干效应问题进行了详细理论分析，并使用蒙特卡洛方法构建了粗糙目标回波散斑场模型。在此基础上，结合经典外差效率公式与粗糙目标回波蒙特卡洛模型，对探测目标散斑场粗糙度与外差探测效率之间的关系进行了定量分析。根据仿真结果与本文理论推导工作对外差探测中的瑞利统计散斑进行了讨论，给出了外差探测中的瑞利统计散斑判据。
　　2．对现存的三种解决外差探测中本振光场与信号光场波前失配的方法进行了总结。在此基础上，确定了本文后续工作中基于阵列探测器方法解决退相干效应问题的研究方向。通过在外差效率公式中引入等分切割的蒙特卡洛散斑场模型和额外的相干叠加处理因子，提出了一种存在目标散斑的阵列探测器系统外差效率的建模方法。根据仿真结果证明阵列探测器方法可有效提高系统信噪比，并得出在低信噪比条件下，外差探测效率与阵列探测器单边阵元数目呈线性关系的结论。
　　3．针对阵列探测器方法中由于随机散斑相位导致的阵列信号相位调整量计算困难的核心难题，将最优化理论引入阵列探测器方法中，以外差探测信号带宽范围内频谱分量之和作为适应度方程，提出了一种基于智能最优化算法的阵列信号相位调整量的计算方法。随后以3×3阵列系统为模型进行仿真实验，验证了所提出的方法可精确计算阵列信号相位调整量。
　　4．搭建了带有高速摄像机的阵列探测器外差探测系统，以此验证阵列探测器方法解决粗糙目标导致的退相干效应问题的有效性。系统中通过调整两个声光移频器件的移频量保证高速摄像机可响应外差信号带宽，不同规模的时域阵列信号通过对连续记录的外差图样等分切割产生。以外差探测信号带宽内频谱分量之和作为适应度方程，不同阵列信号的相位调整量通过自适应粒子群优化算法迭代计算。同时提出的阵列分组计算方法解决了阵元数量过大时导致的计算能力不足的问题。实验结果表明，存在目标散斑的情况下，阵列探测器方法能显著提高外差探测系统的性能。
　　综上，本文对主动光外差探测中由于探测目标粗糙导致的退相干效应进行了理论分析和仿真建模工作。利用高速摄像机搭建了阵列探测器主动外差探测系统以评估阵列探测器对目标散斑场的校正效果。实验结果表明，所提出的阵列探测器方法可有效解决主动光外差领域中由于探测目标粗糙导致的退相干效应问题。