目前主要的卫星通信方式是微波通信,无论是卫星还是地面基站通信,都是以微波为主。但是微波波段波长较长,因此天线的尺寸比较大,设备的体积和质量大,功耗也相应地比较高。随着目前对通信的要求越来越高,比如数据容量要求大大增加,但是微波波段则难以满足以后的要求。为了解决微波通信容量不足,各个国家都把星间通信波段转向光波波段。因此空间光通信开始成为研究的热点,在未来的空间通信领域将会取得巨大通信数据容量,对推动信息化社会进步会产生巨大作用。光学天线是空间光通信系统中的关键器件,如果天线受到外界影响产生偏焦,这将对空间光通信系统产生重要影响,甚至导致空间光通信无法正常运行。由于外太空的各种扰动很多,极容易导致光学天线系统的偏焦,因此有必要对偏焦后光学天线的通信状况进行相关的研究。由于目前空间光通信所使用的光学天线传输效率普遍偏低,因此需要对光学天线进行优化设计,设计出更好的光学天线,对提高空间光通信的质量具有重要意义。本论文的主要研究了光子晶体卡塞格伦天线各种偏焦特性,对各种形式的卡塞格伦天线偏焦进行了详细地讨论,以及优化和设计了天线结构主要内容如下:(1)介绍了空间光通信半导体激光准直技术,对半导体激光器的结构和发光机制进行了阐述,然后对半导体激光的传播规律进行阐述,进一步给出高斯光束的准直方法。(2)针对光子晶体具有禁带特性,设计出空间光通信信道窗口频率要求的光子晶体,将其镀在卡塞格伦天线的表面,增强天线的反射功能,从而防止高能激光使天线变形,有助于维持系统结构的稳定性。(3)研究了光子晶体卡塞格伦光学天线的偏焦特性,分别对主镜的纵向偏焦、主镜的横向偏焦、次镜的纵向和次镜的横向偏焦进行详细的研究分析,对偏焦后输出激光束的光腰变化,发散角变化给出了相应的描述,同时研究了偏焦对天线的发射效率和传输效率的影响。(4)针对光子晶体卡塞格伦光学天线对激光束的压缩倍率较低,对光子晶体卡塞格伦光学天线结构参数进行优化,得出最佳的结构参数,从而大大降低了发射光束的发散角,提高了空间光通信的距离。