光纤激光雷达具有结构紧凑、体积小等优点,可以应用到诸多复杂场合,是激光成像雷达的发展趋势之一。对于光纤激光雷达而言,如何有效地提高探测能力是其研制中需重点考虑的问题。其中接收天线到光纤的耦合效率、信号光和本振光在光纤中的外差混频效率,都会对光纤激光雷达的探测能力造成较为严重的影响。首先,本论文对常规的光纤激光雷达结构进行了分析,为了减小本振噪声的影响,进而提出了一种基于双光电探测器的平衡外差接收方式。相比常规方式,该方式可以有效地提高系统信噪比。其次,对影响信噪比的外差混频效率进行了研究。通过分析相位空间匹配条件,指出偏振匹配和振幅匹配是影响光纤激光雷达外差混频效率的主要因素。计算了光纤中本振光和信号光的偏振失配角对探测器输出中频电流的影响,提出了一种采用保偏光纤实现偏振匹配的方法;并通过分析探测器的性能,提出了一种最佳本振光功率的确定方法,实现了振幅匹配。之后,研究了光纤激光雷达接收天线到光纤的耦合模型,并选择卡塞格林望远镜作为接收天线,分析了影响其耦合效率的因素。计算了卡塞格林望远镜到光纤的耦合效率,结果表明,耦合效率会受到遮拦比、接收孔径及光纤模场半径的影响。详细研究了单模光纤与光轴分别存在横向偏移、轴向偏移时耦合效率的变化。结果表明,耦合效率对横向偏移比较敏感。最后,利用ZEMAX光学设计软件,设计了一套卡塞格林望远镜,并对其进行了仿真,仿真结果与前述理论计算结果相符。