卫星光通信是以激光作为载体代替微波进行星地或星间通信的一种方式,具有数据传输率高、通信容量大、能量集中、保密性和稳定性高等优点。近年来,卫星光通信技术在天基信息系统建设中得到了广泛的应用,并用来构成6G网络,已成为世界各国重点研究的竞争项目。本文主要研究卫星光通信中的两个关键性问题:脉冲位置调制（Pulse Position Modulation,PPM）技术和空间光-光纤耦合的难题。采用PPM技术的卫星光通信对信号的衰落不敏感,可以克服通信距离遥远和功率损耗严重的问题,被广泛采用。长期以来,PPM格式的产生都采用对激光器的直接调制方式,大多数文献多从电路设计的角度对PPM进行研究。然而,激光器直接调制有调制速率受限、光频啁啾、弛豫振荡、输出功率受限等诸多缺点,发展基于外调制方式的全光通信（含中继站）,是卫星通信的必然选择。已有文献却未曾从全光信号处理角度来研究PPM信号光调制、光放大、光发射、光接收和光中继的过程;另外,对于全光的空间光通信而言,空间光与光纤耦合是一个关键环节。本文针对全光卫星通信的发射部分与光纤-空间光耦合的这两个关键问题,进行了深入研究,包括PPM电信号的产生,PPM信号的光调制,PPM光信号的放大等各个环节,并分析了现有的卡塞格伦天线的问题,以及光信号从光纤耦合到自聚焦透镜进行发射构成新型的光学天线,研究单模光纤和自聚焦透镜的耦合理论,给出推导过程并进行实验验证,最后提出基于成对自聚焦透镜的空间光-光纤耦合系统。本文的主要内容及创新如下:（1）给出典型的星地通信的链路框图,并由此设计出基于PPM技术的全光点对点通信系统,根据PPM的原理建立了数学模型,完成了128位随机二进制数到PPM格式信号的转换。（2）采用基于MZ调制器的外调制方法,给出MZ调制器数学模型,通过多次调整偏置电压选取合适的工作点,得到16个携带信息的PPM光脉冲信号;求解由EDFA增益特性公式的得出的隐函数方程,通过拟合法得到其输入输出特性曲线,并完成了PPM格式信号光调制和光放大的仿真。（3）在发现单模光纤出射光直接进入自聚焦透镜后得到非平行光的现象的基础上,分析单模光纤光场纵向波矢和近场轴向距离的关系,得到了单模光纤与自聚焦透镜应拉开的最佳位置,并给出了基于成对自聚焦透镜的空间光-光纤耦合模型。（4）设计并完成了单模光纤与自聚焦透镜的耦合实验。用CCD拍得不同位置的出射光斑图,并转化为模场分布的拟合,对多次实验结果进行计算处理,实验结果与理论相符合。