卫星光通信具有独特的优于微波通信的特点，传输容量大，传输速率高，传输距离远，抗干扰能力强,通信保密性好等，近年以来获得了快速的发展。充分利用现有的成熟的光纤通信技术是无线光通信技术重要的发展条件，与光纤通信充分的无缝连接，组成无线和有线的扩展通信空间是无线通信的发展趋势。卫星光通信的研究中，空间光到单模光纤的耦合是卫星光通信关键问题之一，本文意在研究聚焦系统系统对空间光到单模光纤耦合效率的影响，并针对自聚焦透镜对空间光到单模光纤的耦合效率的影响进行了研究。本文的主要研究工作有：首先介绍了本课题研究的目的和意义，并论述了国内外在单模光纤耦合方面的研究进展和技术发展状况。阐述空间光到单模光纤耦合的理论模型，利用模式匹配理论推导单模光纤在理想状况下耦合效率的表达式，并考虑非最优耦合参数下当光纤发生横向偏移和轴向偏移时单模光纤耦合效率的变化，聚焦系统耦合参小于最优耦合参数时，系统对光纤偏移的容忍性好，并通过光学仿真验证了理论分析的正确性。其次随机角抖动条件下单模光纤耦合效率变化情况，考虑在最优耦合参数下，单模光纤耦合效率随横向偏移归一化标准差的变化，并考虑当耦合参数变化时，单模光纤耦合效率随横向偏移归一化标准差的变化，聚焦系统的耦合参数小于最优耦合参数时，系统对抖动的容忍性好，并分析考虑了影响单模光纤耦合效率的其他因素。最后介绍变折射率透镜的起源及发展，变折射率透镜和普通透镜的区别，并理论推导自聚焦透镜的成像规律，光束经过自聚焦透镜的成像特性可以通过控制改变自聚焦透镜的长度和直径来实现。根据理论分析进行自聚焦透镜条件下单模光纤耦合的实验研究，分析自聚焦透镜条件下空间光到单模光纤耦合的特征，自聚焦透镜对光束偏差的容忍性好。本文的研究工作对卫星光通信中空间光到单模光纤的耦合起到基础性作用，为光通信系统的优化设计提供理论和实验依据。