卫星光通信，是一种利用激光作为信息载体，以自由空间作为信道，通过对激光信号的发射和接收来实现通信目的的通信形式。卫星光通信相对于微波通信等其它通信方式所具备的显著优势，如高速的数据传输率、优良的保密性能，广泛的应用环境，使之成为高速有效的卫星通信手段，近年来更加成为各国积极投入研究的领域。作为卫星光通信系统中的首选光源，半导体激光器因其小巧简单的体积结构，较窄的线宽和电光转换效率等优点而倍受青睐。然而，半导体激光器出射的光束质量并不理想，其光束发散角较大，且水平和垂直方向的束腰不在同一位置（即存在固有像散），不能直接应用于卫星光通信中。因此在发射端，我们有必要对输出光束进行准直圆化校正。鉴于当前先进的卫星光通信系统中，一般采用带尾纤输出的半导体激光器（如瑞士的OPTEL系列终端），因此对半导体激光器输出光束的优化则集中体现在准直（即压窄束散角）的过程上。本文主要针对卫星光通信系统中常用的信标光光源——810nm尾纤型半导体激光器，设计可准直其发散角到目标参数的二元光学元件（BOE）。我们首先根据设计要求，建立了准直前后的光场模型，从而基于标量衍射理论和GS算法恢复出准直二元光学元件（准直BOE）的相位，在此基础上仿真研究了输入光束的离焦、量化阶数、刻蚀误差等因素对准直效果和衍射效率的影响，随后基于光线追迹理论对标量设计结果进行拟合验证，并考虑加工误差对准直效果的影响，具体工作如下：1)根据设计要求建立BOE的输入和输出分布模型，在标量衍射理论的基础上，选择GS算法建立BOE面上的输入输出变换，进行准直BOE的相位求解。2)评价准直BOE的设计效果，并仿真分析输入光束的横向偏移、角偏移以及离焦情形下，准直输出光场特性的变化。3)基于光线追迹模型，对标量设计结果进行仿真验证，并进行工艺参数分析。4)仿真研究BOE的量化阶数和加工误差等非理想因素对准直BOE的相位和输出光场特性的影响。光束准直系统是卫星光通信发射端的关键构架，其设计优劣将直接影响到卫星光通信系统的性能，因而显得尤为重要。本文的研究工作为准直系统的小型化，消像差提供了重要理论与实验依据，为卫星光通信系统性能优化打下基础。