光外差技术因许多重要的优点而在光通信系统,光雷达系统及光学测量系统有着重要的应用。但因为光外差探测苛刻的技术要求,使其能够真正的广泛使用还存在许多困难。譬如,相干光通信至今还没有商用化,激光综合孔径雷达也达不到实用化的程度。一个非常重要的因素就是光外差探测过程的稳定性和效率还存在不少问题,另外,目标表面不光滑会引起回波波面的严重起伏,对外差效率带来损害。这些问题都是激光外差探测能够真正实现广泛应用的技术瓶颈。本文针对综合孔径激光雷达的外差探测进行了详细的研究。首先设计了在实验室环境下进行激光外差探测研究的实验装置,细致研究了激光外差探测的一些影响因素,诸如本振光和信号光波矢的匹配问题对外差探测的影响,照射目标光斑大小对回波外差探测的影响;还探讨了表面均匀起伏和随机起伏的漫反射物面对回波外差探测的影响等因素。本文通过理论模拟和实验两方面,对实际粗糙面物体的探测提出了一些新的认识,外差信号的大小并不一定随着目标视场的增大而增大,而会呈现周期性的振荡反复;粗糙面的物面和光滑物面的光外差探测效率的有着很大的差别,通过计算和模拟,我们发现,二者在探测的效率上有着数量级的差别。这些结论对对光外差的理论实现和实际应用有一定的指导意义。