随着现代无线通信技术的快速进步,地面、星地以及星间空间光通信研究机构,对空间光通信的通信质量要求也大大提高。高效率的光学天线系统是高质量光通信的重要保证,然而目前空间光通信研究领域仍然面临以下技术难题:缺乏精密光学天线系统的研制技术;缺乏高效率的空间光-光纤耦合技术;缺乏光学天线系统的高精度对准技术;大口径的光学天线系统设计和制作困难;缺乏解决空间热环境条件下,光学天线镜面热变形引起的部分波前畸变对系统传输性能影响的方法等。以上技术难题严重影响空间光通信的进一步发展。针对以上情况,本论文研究了光学天线系统的优化设计方法,设计了三种阵列光学天线系统,分析了光学天线系统空间偏轴条件下系统传输效率的变化,讨论了空间热环境条件下,光学天线镜面热变形引起的部分波前畸变对光学天线系统传输性能的影响。下面总体介绍一下本论文的主要研究内容:一、介绍了空间光通信中光学天线系统的优化设计方法,包括系统结构的优化设计、光学材料的优化选择及优化算法的设计,分析了各种优化设计方法在系统优化设计中的重要作用。二、利用Ze-max、AUTOCAD仿真软件,结合光学天线系统的优化设计方法、高效率空心布拉格光纤的传输特性以及高效率的空间光-光纤耦合技术,分别设计出三种阵列光学天线系统,并对它们的性能进行了仿真分析。三、研究了用于地面间“1公里”通信(几公里通信)的阵列光学天线系统在空间偏轴条件下,光学天线系统传输效率的变化。同时,分析了光学天线系统的空间偏轴对光通信误码率的影响。四、讨论了用于星地、星间光通信的阵列光学天线系统,在空间热环境条件下,光学天线镜面的热变形情况,并分析了光学天线镜面热变形引起的部分波前畸变对光学天线系统传输性能的影响。