空间光通信经过近十几年来的快速发展,如今已经成为现代通信技术中极具应用前景的通信方式。而在光通信系统中,激光准直系统十分重要,直接影响通信的传输距离和传输效果。本文主要针对空间光通信中的关键技术——高精度激光准直技术进行了深入的研究,并对准直光学系统进行了优化设计和仿真。论文主要内容如下:1.应用系统传输矩阵分析方法和ABCD定理,研究了厚透镜对高斯光束的变换特性,并推导出高斯光束经厚透镜望远镜扩束准直系统变换后远场发散角的解析表达式。针对望远镜系统各结构参量对系统准直性能的影响进行了仿真分析。分析表明适当调整各结构参量,能有效提高准直系统的准直效果。2.用计算机仿真为平台,举例设计了一组望远镜系统准直透镜,并采用光学设计软件对其进行了像差优化。仿真结果表明,所设计系统具有良好的准直效果,可将初始光腰为0.031mm的高斯光束准直为发散角小于0.5mrad的光束。3.根据几何光学基本原理,针对半导体激光器准直系统进行了优化设计。对于半导体激光器,当不考虑固有像散准直时,设计了非球面透镜加棱镜组准直系统,用于准直和整形半导体激光束;当考虑固有像散时,采用相互正交的柱透镜组作为设计模型,对准直系统的入射和出射两个非球面方程进行了推导和优化。4.运用矢量折射定律、光线追迹等分析方法对系统各部分准直整形效果进行了计算机仿真分析。仿真分析结果表明:当不考虑半导体激光器的固有像散时,非球面透镜加棱镜组准直系统理论上能将空间任意一条点光源发出光线完全准直;当考虑固有像散时,相互正交的柱透镜组准直系统理论上能将激光光束子午和弧矢面上的光线完全准直。并且,两种设计方案均可将半导体激光器发出的椭圆光斑准直整形为一个直径约为2cm的对称圆光斑,有效提高了激光器光束质量。