自由空间光通信,一般以激光作为载波,是一种在自由空间中进行信息传输的无线通信方式。而自由空间光通信与传统的射频通信——无线通信相比,又具保密性好、可使用频谱宽、功耗低、体积小、抗电磁干扰能力强和并且传输容量又相对较大等优点而备受关注。而菲涅尔波带片又是一种重要的光学元件,因为其结构上使用透明和不透明的圆环交错组成,以避免菲涅尔衍射中的半波带遮挡问题,并且在结构下,与普通的透镜成像相比,菲涅尔又可以有极远的焦点距离,轻便可折叠等优点,因此菲涅尔波带片在测距、红外、远程光通信、全息技术等方面都有得到了广泛的应用。而本文主要的目的,是设计一种新型的卡塞格伦天线结构,将菲涅尔波带片进行优化设计,在传统波带片的结构基础上,添加相位调制部分,使得波带片可以生成光强强度和中空半径都可以调节的空心光束,将这样的相位调制型菲涅尔波带片贴合于天线结构上,使得天线结构避开次镜遮挡问题,减少传输损失,从而提高发射效率。在第一章中,主要介绍了空间光通信的研究意义以及相比传统通信的优势,整理了近年来空间光通信的发展动态以及趋势,并介绍了一些近年来对波带片相关研究的动态,解释了本文的主题以及研究意义。在第二章中,着重介绍了文章中所使用到的理论知识,包括高斯光束的特征以及高斯光束在自由空间传输时的变化矩阵理论,通过对光束通过波带片后的菲涅尔.基尔霍夫衍射积分方程进行理论说明;并分析了天线设计上的参数设计方法和要点,为后续的高斯光束转换为空心涡旋光,并通过天线结构的内容设计、分析、研究和效率讨论提供理论基础。在第三章中,主要分析了螺旋相位结构的波带片,以及带有相位调制部分的相位调制型波带片两种波带片的结构,分析了高斯光束经过两种波带片后的能量分布以及变化趋势,着重分析了相位调制型波带片,相位调制部分参数对光线传输的影响变化。在第四章中,主要从两种结构的波带片应用到天线结构上进行分析,根据已经设计好的天线结构,重新设计需要的波带片结构,将波带片结构贴于天线主镜,通过仿真分析新的结构对天线发射效率的提升。