空间激光通信技术是一种能够有效实现空间高码率和安全通信的新技术,近几十年来,成为通信领域中方兴未艾的研究热点。美国、欧洲、日本和中国等国家和地区相继成功采用不同探测体制实现了在轨卫星激光通信试验。空间激光通信系统性能受指向误差等多种重要因素制约。在空间激光链路建立过程中,指向误差造成的漏扫在窄信标光下更为明显。系统采用窄信标光对接收端卫星所在不确定区域进行扫描,指向误差及扫描参数选取不当等因素产生漏扫,进而降低捕获概率和增加扫描时间。在空间激光链路通信过程中,发射端指向误差造成接收信号光束中心位置发生横向偏移,激光通信系统误码率增加和光纤耦合效率减小。目前,综合考虑指向误差和扫描参数等因素对扫描时间和捕获概率的影响分析未见报道;指向误差和大气湍流两者共同对空间激光通信系统光纤耦合效率的影响研究未见报道。本文系统研究了指向误差对星间激光链路捕获概率和扫描时间、水平激光链路误码率、空间激光链路光纤耦合效率的影响。此外,完成了城市水平链路实验验证信道增益、系统误码率和光纤耦合效率的理论计算公式。本文主要研究内容如下:(1)研究了指向误差影响下星间激光链路扫描时间和捕获概率的计算问题。给出了指向误差影响下平均扫描时间和捕获概率的计算表达式。利用计算表达式,给出了指向误差、系统扫描参数和不确定区域对平均扫描时间的影响规律。根据蒙特卡罗仿真给出了指向误差对多场扫描各扫描次数内的捕获概率的影响,验证前述计算方法的有效性。(2)研究了指向误差概率分布以及指向误差影响下水平激光链路误码率的计算问题。建立了指向误差服从贝克曼分布时接收端处光束横向偏移分布模型及信道增益模型,给出了指向误差影响下水平激光链路平均误码率的解析表达式。根据解析表达式,给出了指向误差对水平激光链路平均误码率的影响规律。(3)研究了指向误差影响下空间激光链路光纤耦合效率的计算问题。获得了在存在指向误差的前提下,空间激光链路平均光纤耦合效率的计算表达式。利用前述指向误差服从贝克曼分布的理论基础上,给出了指向误差和大气湍流等因素对空间激光链路平均光纤耦合效率的影响规律。(4)进行了11.16km城市水平激光链路信道增益、误码率和光纤耦合计算理论验证的实验研究。在实验中,通过测量指向误差影响下水平激光链路接收光强。利用光强样本分析验证了指向误差影响下水平链路信道增益分布、系统误码率和光纤耦合效率计算方法的有效性。本论文基于指向误差对空间激光通信系统性能的影响研究,为指向误差对空间激光通信系统性能的影响分析及光通信系统的参量优化提供了理论和实验依据,为抑制指向误差影响的解决方案奠定基础。