最近20年,空间光通信取得了快速发展,但还存在接收灵敏度不高、中继距离短、通信容量小等缺点。为发展高码率、轻量化的新一代空间光通信终端,具有高接收灵敏度的相干光通信系统成为空间通信的重要研究方向。在空间相干光通信系统中,光学桥接器将信号激光和本振激光进行链接,并使之产生所需要的相移,是主要的器件之一,光学桥接器的性能对相干通信系统的接收性能有着重要影响。本文主要研究利用光栅作为主要器件来设计可用于相干光探测系统的新型空间光学桥接器。随着光栅制作技术的不断进步,光栅的种类日益繁多,充分利用不同光栅的衍射特性可实现不同结构的空间光学桥接器。该空间光桥接器具有体积小、重量轻、易于小型集成和易于相位实现等优点,在激光相干通信和激光雷达领域有着重要的潜在应用。本论文主要包括以下几方面的内容：1、光栅的种类及特性的简介根据不同的方式对光栅进行分类、总结,然后对光栅的主要特性进行简要说明。2、研究波片对偏振分光光束振幅和相位的调制本文是利用波片的特性结合光栅特性来实现光学桥接器的相位功能,研究了不同偏振态的光波通过波片和偏振分束器后的变化情况,数值分析了其振幅和相位的变化特性及变化规律,为光栅空间光桥接器的设计提供参考。3、差动光栅空间光桥接器研究综合利用光栅的衍射和相移产生特性,提出了一种差动光栅空间光学桥接器方案。方案中,光栅周期的差动结构在实现衍射光束分束和合束的同时产生一定的相位输出,单片光栅可实现2×2的90°和180°的空间光桥接器,结合偏振分束器可实现2×4的90°空间光桥接器。综合分析对桥接器进行了合理设计。4、亚波长光栅空间光桥接器研究基于连续亚波长光栅的偏振特性和衍射特性,提出另一个新的自由空间传播型的光学桥接器方案。此方案利用连续亚波长偏振光栅的偏振特性和衍射特性来实现光束的分束、合束,然后通过旋转二分之一波片来调节偏振分束器的快轴与入射圆偏振光的x方向的夹角来实现输出光束之间所需相移。根据实际情况对桥接器进行优化设计。5、空间光桥接器的性能分析和误差分析对所设计方案中的空间光桥接器进行性能和误差的分析,分别对每个涉及到的误差因素进行详细分析和计算,并给出误差补偿方案。