卫星光通信技术具有传输容量大、抗干扰能力强、保密性高等优势,是未来实现天地一体化高效实时网络的关键技术之一。激光链路快速建立和稳定保持是卫星激光通信和组网过程中的核心技术,其中稳定保持主要通过光束跟踪实现。为提高卫星激光链路光束跟踪稳定性,现有的卫星光通信系统在地面开展了大量仿真和等效验证试验,但由于地面分析方法、在轨等效性等因素的影响,目前激光链路跟踪稳定性在轨实现的性能指标并不理想。激光链路快速建立和稳定保持的主要过程如下:卫星激光链路的两个终端首先要相互瞄准捕获,通过光电闭环锁定实现链路的快速建立,在此基础上,终端瞄准装置完成光束的跟踪,最终实现链路的稳定保持。据文献报道,卫星激光链路快速建立时间一般在3-70s之间。而在链路稳定保持方面,国外已报道的有效数据传输时间占可链路时间的百分比不足80%,无法满足通信数据高效传输需求。目前对卫星激光链路跟踪稳定性的分析主要集中在光束近场特性的研究上,由于理论模型中未考虑光束远场动态场景,地面实验等效性较差,很难在地面对跟踪策略进行有效优化,造成激光链路在轨跟踪稳定性较低。同时,现有卫星激光链路跟踪稳定性的研究中,还存在系统链路跟踪稳定性评价量化度不高,缺乏大系统综合优化分析方法等问题。针对上述技术发展需求,本论文重点开展光束远场动态特性理论建模、链路跟踪稳定性量化分析和链路大系统地面等效验证优化等方面的理论和方法研究,具体工作包括以下几个方面:首先,考虑卫星光通信系统在轨实际工作状态,建立星间激光链路信标光束远场动态理论分析模型,重点分析跟踪角度偏差及光束波相差对光束远场动态特性的影响。对于星地激光链路,在星间激光链路基础上,加入大气湍流扰动影响条件,建立星地信标光束远场动态特性分析模型,重点分析光束漂移、光束扩展及到达角起伏对光束远场动态特性的影响。其次,针对链路跟踪稳定性量化评价问题,建立光束远场动态特性对链路跟踪稳定性影响的跟踪关联方程,通过光束远场动态特性关联因子方差,为链路跟踪稳定性综合性能的评价和预估提供量化分析方法。建立光束发散角、波前畸变程度、探测器精度、大气湍流扰动等对激光链路信标光束远场动态特性关联因子方差的影响模型,在满足链路跟踪精度要求下,提出链路跟踪稳定性优化方法,为实现激光链路跟踪稳定性的提升,提供有效解分析方法。第三,提出星间和星地链路信标光束远场动态特性对链路跟踪稳定性影响的地面等效性分析方法,以解决跟踪光电大系统参数优化设计问题。为补偿光束远场动态特性对链路跟踪稳定性产生的影响,提出再生时域均衡补偿算法,可有效降低光束远场动态特性对链路跟踪稳定性的影响。为提高跟踪过程中单模光纤动态耦合效率,分析光束远场动态特性关联因子对光纤动态耦合效率的影响,为提升大系统综合通信性能提供技术方法。最后,针对上述理论和方法开展了实验验证工作。通过地面等效模拟和半物理仿真,进行光束远场动态特性影响实验,实现链路跟踪稳定性优化方法的验证。结合跟踪关联方程、链路跟踪稳定性优化算法和再生时域均衡补偿算法等优化方法,完成了典型激光链路跟踪稳定性的评价、预估和优化。地面等效模拟和在轨试验比对结果表明:本论文提出的优化方法,可有效提升卫星激光跟踪链路整体性能。本文研究结果可为激光链路跟踪稳定性优化设计提供新的理论和技术分析方法,有效提升卫星光通信链路大系统运行稳定性,对我国未来卫星光通信网络和天地一体化高速信息网络的应用具有重要意义。