近年来衍射光学系统得到了快速发展，激光SAR和激光通信都具有单色且波长较长的特点，特别适合采用非成像衍射光学系统，通过衍射器件实现信号波前控制，减小焦距并有利于系统的轻量化。基于大口径衍射光学系统，研究激光SAR和激光通信技术具有重要的理论意义和应用价值，两个可能的应用方向如下：在卫星平台供电能力有限条件下，星载激光SAR采用大口径（如10m）衍射光学系统形成足够的功率口径积，实现宽幅远距离回波接收应是一个合理的选择。
制造大口径衍射光学系统难度较高，受制于加工条件的限制，通常会将大口径分为若干小口径加工，再采用光学合成孔径技术通过多个小口径拼接组装成大口径。光学合成孔径的实现对小口径间光学加工、装调和校准的一致性要求很高，其误差要控制在1/10波长量级，星载口径较大时需使用折叠展开机构，其实现难度将更大。值得注意的是，和传统的以提高空间角分辨率为目标的光学合成孔径不同，可使用非成像光学系统的激光SAR获取的图像在斜距-多普勒频率两维，需要宽的接收视场，但不要求具有高的空间角分辨率，其采用较大口径光学系统主要是为了提高激光回波接收能量保证成像信噪比，在此基础上，可降低对小口径间一致性要求，这将大幅降低其工程实现难度。平流层飞艇工作在20km高空，大气影响小，其巨大的体积和空间，为长基线大口径衍射光学系统安装提供了条件。由3个望远镜三角布局实现正交观测的艇载激光通信干涉系统布设如下图所示。
图2 激光通信干涉系统在艇上的布设示意图
在衍射口径1m基线长度10m条件下，激光通信距离可达到4亿公里，对应的定位精度在6km量级，可用于深空探测。现阶段探测器规模在20k×20k的可见光相机已很常见，随着高分辨率宽幅相机需求的不断扩大，探测器的规模还在进一步扩大，由此带来设备硬件复杂和数据冗余等诸多问题。目前，在微波成像领域提出的基于干涉处理变换域（主要是频域）稀疏雷达成像方法，与传统满采样成像方法相比，该方法在约50％的稀疏采样条件下，仍可获得接近满采样的成像效果，相关概念可供光学成像参考。激光是一种窄带单色信号，不同于宽谱段的可见光，对直接探测技术体制激光雷达，激光照射下的地物目标图像在频域应是稀疏的，且场景的连续性使其频谱集中在低频段。基于上述概念，在激光照射目标条件下，可考虑用傅里叶透镜将激光图像信号变换到频域，将探测器设置在频域实施稀疏采样，再用计算机经傅里叶反变换重构图像。下图给出了一种图像频域稀疏采样方式，相当于做近似十字型1/4谱宽低通滤波，仿真表明其具有较好的图像重构性能。
图3 5个有缝拼接1/4×1/4规模频域探测器范围
这种图像频域稀疏采样方式有可能会大幅缓解激光焦平面探测器规模和高分宽幅成像的矛盾。近年来快速发展的叠层傅里叶成像技术和计算成像技术，为该思路提供了一些理论和实践支撑，也明确了自然场景图像频谱的稀疏性（频谱能量主要集中在低频区域）特点。在此基础上，激光频域稀疏成像具有可行性。中国科学院空天信息创新研究院和中国空间技术研究院总体设计部联合团队对上述问题进行了有益的探讨，相关研究工作拟发表在《雷达学报》2020年第1期“合成孔径雷达技术”专刊2“衍射光学系统的激光应用和稀疏成像分析”（李道京，朱宇，胡烜，于海锋，周凯，张润宁，刘磊），现已网络优先出版。