空间光通信具有数据率高、保密性强、功耗低和发射天线口径小等诸多优于微波通信的特点,使其在航空航天、国防及国民经济等领域有很大的发展潜力.世界各主要发达国家竞相发展光通信,而中国在这方面才刚刚起步,由于国外的技术封锁,课题存在最大难点是系统基本参数的确定.该文对在自由空间光通信系统中起关键作用的光发射机进行研究.重点研究内容是,对半导体激光器发出的激光光束在两个方向的发散角较大且差异很大的情况下如何满足自由空间中卫星之间的远距离通信.该论文的主要内容如下:1 系统阐述了卫星向小型化发展的趋势,论述了中低轨道卫星星座用激光实现链路的优点,并简单给出了小卫星组网方案,为空间光通信系统中光发射机的小型化提供了理论依据.2 分析了通信系统的外部条件和确定了系统总体参数.对空间光通信系统中的光源——半导体激光器进行了选择;确定了该小卫星组网方案中所提出1200km的通信距离所对应的激光发射光束发散角;根据空间光通信的传输方程,分析了光发射机的增益,并对自由空间光通信系统中的功率进行了预算.3 针对半导体激光器发出的激光光束的特性——在水平和垂直两个方向具有不同的发散角,典型值是水平方向9°,垂直方向30°,提出了用柱面镜对激光束的角度整形方法,即先将角度整形为圆锥形光束后再进行光学准直,从而达到整形与准直的目的;使用柱面镜能很好地完成激光光束的整形,设计出了满足技术指标的光学系统,并给出了光学系统的光学特性参数和系统结构参数.设计出的光学系统能很好地将激光器发出的激光束发射出去,且重量轻、体积小,对进一步实现自由空间光通信具有较高参考价值.