空间激光测距指用激光束作为信息载体测量位于太空中的物体间的绝对距离或相对位移,空间激光测距技术可以用于卫星定轨、深空探测、星间光通信、基础物理前沿研究等方面。开展基于光学外差干涉原理的高精度空间激光测距技术研究将开辟基础物理研究领域以及大地测量领域的新方向。由美、德科学家主导的空间引力波探测计划(LISA)以及下一代全球重力场测量计划(GRACE Follow on)均拟采用激光干涉测距技术,并计划于2012年发射单颗试验卫星(LISA Pathfinder),对空间激光干涉测距技术中的核心载荷进行空间飞行验证。开展基于光学外差检测原理的高精度空间激光干涉测距技术研究将紧跟当前国际上纳米、皮米量级测量技术的发展趋势,不仅对提高我国精密测量技术水平具有极大的促进作用,还将为我国空间技术与基础科学参与国际竞争提供契机。本论文就零差锁相应答式空间激光干涉测距方案展开论述,给出星间测速及测距原理的公式推导,并对外差激光干涉测距系统中存在的主要误差来源进行评估。为构建十米长基线激光测距演示系统,设计了实际测量系统中需要的光、机、电等关键技术单元模块。经过调试后,该套激光干涉测距演示系统在引力中心的山洞实验室内实现十米长测量基线时,位移分辨率好于5nm的实验结果。