高吸光涂层一般是指通过构建纳米级或微米级的结构,使涂层对指定波段入射光实现高吸收的一类材料。随着我国航空航天事业的发展,对于太空光学系统的精度提出了更高的要求。但由于杂散光的干扰,对光学系统成像精度造成了不利影响。所以本论文针对应用于航天光学系统消除杂散光的高吸光涂层进行了一系列的仿真模拟与实验研究。传统高吸光涂层往往存在着太阳吸收比较低、与基底之间结合力较差、真空气体释放较高等问题。因此本文以材料实现高吸收的解决方案作为切入点,以空心碳球作为填料构建一种同时具有微米级陷光结构和亚波长空心结构的分级结构,从而实现对光的高吸收。通过时域有限差分法(FDTD)仿真模拟研究空心碳球的粒径、碳壳厚度以及涂层厚度对吸光性能的影响。模拟结果表明粒径小于200 nm、碳壳厚度约为20 nm,且厚度大于15μm的空心碳球涂层具有最佳的吸光性能,太阳吸收比高于99%。并通过与不同碳结构仿真模型吸光性能进行对比,证实了空心碳球结构对0.25-2.5μm范围内的入射光具有更加优异的吸收能力。为制备出能够应用于航天光学系统太阳吸收比高于98%的高吸光涂层,对酚醛包覆聚苯乙烯(PS@RF)微球,空心碳球的煅烧及研磨工艺进行优化,制备出了粒径为190 nm、碳壳厚度为20 nm的单分散空心碳球。通过对粘合剂树脂及涂层制备工艺的优化,制备出太阳吸收比高于98.5%的空心碳球高吸光涂层。设计真空紫外辐照装置并对涂层进行真空紫外辐照试验,证实了所制备的高吸光涂层在太空中不会由于紫外线辐照影响其性能。对高吸光涂层的结合力、热循环及真空气体释放性能进行测试,涂层的结合力、热循环性能稳定且真空气体释放量低于1%。使用空心碳球所制备氟树脂空心碳球涂层满足航天光学系统应用要求。