本文对大气激光通信光学系统进行设计与分析。光学系统是大气激光通信系统的重要组成部分,它的性能分析及优化设计是大气激光通信的关键技术。 在大气激光通信中,发射端光学系统的任务是将光源发出的信号光聚束、成形并以极强的方向性向特定的空域发射。接收端光学系统的任务则是接收来自大气的光信号,使其有效地聚焦到光电探测器上,从而检测出需要的信号。通过对光学系统现状的研究,本文选择透射式光学系统进行设计和分析,主要分为以下几方面: 1) 针对半导体激光束的特点及大气激光通信的要求,本文分析了光能耦合效率与数值孔径的关系,区别于成像光学系统中确定数值孔径的方法,提出了根据光能耦合效率来确定准直光学系统的数值孔径,利用OSLO LT软件对准直光学系统进行设计并进行优化,使准直光学系统实现光束的准直。 2) 根据发射端光学大线系统的任务是使发射光进一步准直,从而达到扩束效果,使传输距离更远,亦即使接收到的光能更强,接收端更容易瞄准和捕捉到光信号和接收端光学天线系统的任务是用来对准发射光束和接收尽可能多的光能,并使光束聚焦在光电检测器上,运用OSLO LT软件对透射式光学天线系统进行设计并进行优化。 3) 根据半导体激光光束本身固有的传输特性和大气激光通信对光学天线系统的要求,对光学天线系统的特性在理论上进行分析,从而对光学天线系统有了更深的认识。设计了用户界面,可对光学天线系统特性进行分析并且对光学天线西安理工大学硕士学位论文系统特性的儿个方面进行全面、直观的反映,可使研究者更进一步方便的研究光学天线系统特性。关键词:大气激光通信光学系统准直光学系统扩束光学系统