近地层紫外自由空间通信系统是一种基于大气吸收和散射作用的新型保密通信模式,能在复杂环境下实现非视距通信,由于其低窃听率、低位辩率、抗干扰性强、非直视性、全天候工作以及无ATP系统等优点,是能够实现战术通信要求的手段之一,得到了各国军方的关注。作为通信系统关键组成之一,紫外光学系统是为实现并提高了系统对大气中微弱信号的收集能力,提高紫外自由空间通信系统中接收机的灵敏度以及其探测信号的效率。本课题在分析紫外自由空间通信系统现状以及国内外发展趋势的基础上,对紫外自由空间通信光学系统进行相关研究及其设计。首先,在阐述紫外通信系统以及紫外通信光学系统基本工作原理的基础上,针对紫外通信系统的通信特点,分析紫外通信光学系统设计的基础理论,包括紫外辐射的在大气中的传输特性、光学系统参数对紫外通信传输性能的影响。根据系统指标要求,对紫外光学材料进行选择,完成紫外通信光学系统相关器件的选型。分析反摄远光学系统结构,并讨论非球面理论及其设计等问题,并研究了光学设计软件中光学优化函数的使用。其次,分别对光学系统结构以及收/发一体化结构进行分析比较,综合器件性能要求,采用折反式光学系统作为接收光学系统的初始结构,伽利略式折射系统作为发射光学系统初始结构,紫外通信光学系统收/发一体化结构则采用共轴式。最后,提出技术设计思想,以及系统的功能与技术指标。按照系统指标要求,通过Zemax光学软件具体设计一个紫外通信收/发一体化光学系统,该系统的接收光学系统视场角为360°×(5°~20°),发射光学系统扩束比为5倍。根据紫外通信的需求,对光学系统优化,并对设计结果进行分析(公差)讨论。结果表明:文中设计紫外通信光学系统具有收/发一体化结构,接收光学系统有较大的视场,发射光学系统结构简单,易于生产制造。满足紫外通信系统的体积小、便携,为紫外自由空间通信系统应用于工程奠定厚实的基础。