卫星光通信（Inter-satellite Optical Communications，IOC）是一种以激光作为信息载体在卫星间进行高速数据传输的通信方式。随着通信技术向高速率、大容量的发展，IOC已成为现代大容量空间通信领域的一个重要研究方向，越来越多的国家相继开展了该方向的研究，其中实现光通信终端的小型化、轻量化的设计一直是卫星光通信的研究热点。由于二元光学元件（BOE，BinaryOptical Element）具有体积小、重量轻、易于复制等诸多优点，将该技术应用到IOC系统中也逐渐引起了重视。本文以IOC信标光接收系统为研究对象，提出了用BOE替代传统的信标光接收聚焦系统，设计了一种BOE可实现将信标光束聚焦到CCD位置探测器，并根据捕获、跟踪中信标光聚焦光学系统的设计指标评价了元件性能。基于标量衍射理论，利用改进的算法AA算法设计了聚焦BOE的相位函数，并对设计得到的相位函数进行了仿真验证，分析了光束入射角对其输出光场的影响。结合几何光线追迹方法，以标量衍射方法设计的BOE相位函数为初始结构，对聚焦BOE进行了优化设计，给出了设计结果和工艺参数，并分析了不同视场角下BOE的光学性能。结果表明该方法设计得到的聚焦BOE在1°视场的应用条件下具有良好的成像质量。针对设计的聚焦BOE，本文结合极坐标激光直写加工工艺，仿真分析了刻蚀台阶数、刻蚀深度误差和台阶宽度误差对元件输出光场的影响，为加工高性能BOE元件打下理论基础。本文的研究工作对推导IOC接收光学系统向小型化和轻量化的发展具有重要意义。