激光雷达测距系统在测距分辨率上有着突出的表现，但是在作用距离上却无法与微波雷达相比。测距微波雷达的作用距离可以达到几百公里，而测距激光雷达的作用距离则很难超过10km，阵列成像测距激光雷达的作用距离则更小，最大不超过4km。这成为了限制成像激光雷达发展的瓶颈。本文将声关相关器应用到成像激光雷达测距系统中，利用声光相关方法对激光回波时间进行并行测量，设计了一种基于声光相关器的新型成像激光雷达系统，并对其性能进行了理论分析和实验研究。综述了国内外测距激光雷达的发展动态，列举了不同种类测距激光雷达的技术特点。介绍了脉冲压缩微波雷达的发展动态，归纳了声光相关器研究热点。介绍了飞行时间法与相位测距法两种典型激光雷达测距方法的原理，总结激光雷达测距方法的共同点。介绍了声光晶体的工作原理和声关相关器的信号相关原理。根据信号相关原理分析飞行时间测量的基本方法，从理论上证明声光相关器可以用于成像激光雷达飞行时间测量。通过频域的分析，证明了存在一个携带目标距离信息的相关峰。设计了基于声光相关器的测距激光雷达系统。分析了系统的工作过程。对于目标距离与相关峰位置进行了理论分析，分析出射光信号特征。得到了目标距离的理论表达。研究了系统的性能指标。得到了距离分辨率的理论表达，应用弗朗禾费衍射模型分析衍射光斑，分析出射光信号特征分析了衍射光斑大小对于距离分辨率的影响；计算了系统的最大作用距离。通过对距离分辨率和作用距离的研究，我们发现基于声光相关器的测距激光雷达系统具有实际应用的价值，在保证分辨率的前提下，可以实现作用距离的提高。搭建了基于声光相关器测距激光雷达的实验平台，对分析结果进行实验验证。完成了声光相关器的扫描性能的实验，证明了声光相关器具有实现系统性能的能力。完成了声光相关器超声光栅单元独立性的实验，证明了理论推导中若干重要假设的可行性。完成了相关峰位置与目标距离的关系的实验，通过电延迟模拟距离信息，获得了相关峰位置与目标距离关系的实验数据，证明了理论推导结果的正确性。完成了系统并行处理能力的实验，证明了系统具有同时处理多通道信号的能力，可以进行阵列探测成像。理论和实验表明：本文提出的基于声光相关器的测距激光雷达系统是可以在保证距离分辨率的前提下，提高作用距离。并且系统易于实现小型化，这种系统体制在远距离探测中有广泛的应用。