星模拟器是一种模拟恒星光谱特性和几何特征的仪器,是航天器姿轨测量系统星敏感器不可或缺的地面模拟试验与性能验证设备,在航天、航空、国防等领域具有应用价值。随着航天技术的发展,对星模拟器的精度和性能要求越来越高,然而,目前的星模拟器只能模拟一定范围的光谱或特定的色温,存在光谱模拟色温单一、光谱模拟精度低等问题,无法实现恒星多色温的模拟和可调。为此,本文以实现星模拟器的多色温模拟为目标,开展光谱可调星模拟器光学系统研究,构建光学系统总体架构,研究数字微镜（Digital Mirror Device,DMD）衍射光学特性,重点优化设计光谱调制系统和准直光学系统,以实现星模拟器的光谱模拟与可调。本文的研究对提升我国航天技术水平和星敏感器的发展具有重要意义。设计了一种由氙灯光纤光源、光谱调制系统、聚焦透镜、匀光光学系统、星点分划板和准直光学系统组成的光谱可调星模拟器光学系统总体设计方案,弥补了现有恒星模拟器光学系统无法模拟恒星色温的结构缺陷,实现了多色温光谱的输出。研究了DMD衍射光学特性,分析了星模拟器光学系统在光谱模拟时存在的衍射问题,提出了一种减小DMD衍射效应的方法,建立了DMD标量衍射模型,推导出入射角与衍射效应的耦合关系,确定了衍射损耗能量最少的条件,使DMD的衍射效应达到最小,为光谱调制奠定了理论基础。为实现目标色温曲线的拟合,研究了光谱调制和光谱叠加原理,优化设计了光谱调制系统和准直光学系统。以入射角与衍射效应的耦合关系为基础,优化设计了一种基于Czerny-Turner色散光路的光谱调制系统,其全谱段光谱分辨率优于5nm;选取透射式光学系统作为初始结构,以光瞳衔接为前提,优化设计了一种长焦距小畸变的准直光学系统,并对像质进行评价,设计结果畸变优于0.1%。搭建了实验装置,对光谱模拟精度和星等模拟精度进行了测试,结果表明:在色温3000K-9000K范围内,光谱模拟精度优于10%;在0Mv-6Mv范围内,星等模拟精度优于±0.1Mv,由此验证了本文光学系统设计的正确性。