空间光通信相较传统的微波技术通信,有着更好的保密性、更高的传输码率和频谱资源更加丰富的特点,是实现下一代超高速、大容量的通信的发展方向。空间光通信光源为激光,具有很强的方向性,只有当接收信号光光轴相对偏差在允许范围内,接受端机才能收到激光所携带的信息。所以空间光通信的光轴检测和对准是进行稳定通信的关键技术。相干光通信系统中接收信号光和本振光束之间存在严格的空间匹配、偏振匹配、光强分布匹配等要求,如果系统未能达到高性能的合理匹配,则会导致接收灵敏度的严重下降或恶化。实现上述高性能匹配的基础条件信号光和本振光之间的光轴对准。论文主要围绕如何高精度检测相干光通信系统接收信号光和本振光之间的光轴对准程度课题开展了如下工作。1、对比分析了基于电感耦合器件(ChargeCoupledDevice,CCD)、位置敏感器件(PositionSensitiveDetector,PSD)和四象限探测器(FourQuadrantDetector,4QD)等器件的光轴偏差检测技术的优缺点,给出了相干光通信中基于90°空间光混频器空间分光的光轴偏差检测设计方案。从理论上推导该设计方案的光轴检测过程,证明其光轴偏差检测的可行性和有效性。2、探测接收的电信号中含有的各种随机噪声,在信号光非常微弱的情况下,这些噪声会严重影响光轴偏差检测的精度。针对这一情况,详细分析噪声类型和来源,并对各种噪声类型进行了建模,提出利用卡尔曼滤波对电信号的噪声进行抑制的去噪方案。3、分析了传统的基于拟合以及数据库的光轴偏差检测算法的优缺点,针对这些算法计算量和计算精度难以同时满足最优以及无法对严重影响检测精度的光信号不均匀性进行抑制和补偿的情况,提出了基于BP神经网络(BackPropagationNeuralNetwork)光轴偏差检测算法。4、根据设计方案搭建了光路和电学实验平台。对卡尔曼滤波噪声预处理进行了仿真和现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)实现,结果表明,处理之后的电信号噪声得到了有效的抑制。根据设计方案搭建了实验平台采集数据,用设计的神经网络算法进行训练,对比分析了不同的训练算法和传递函数的效果,选出了本算法模型的最佳适用的训练算法和传递函数。并对训练之后的神经网络进行了测试,在方位通道的光轴偏差检测误差精度达到10~(-3)mm,验证了所设计光轴偏差检测算法的性能。