为探索X射线脉冲星能谱特征对X射线脉冲星导航的作用，提出了一种模拟X射线脉冲星能谱的方法。该方法利用X射线管模拟X射线信号，并通过阳极高压控制X射线管出射能谱，根据不同阳极高压下X射线管出射谱特征，采用最小二乘法拟合得到阳极高压随时间的变化曲线，从而实现X射线脉冲星能谱的地面模拟。进行了相应的数学建模仿真，仿真结果证明了该方法的可行性。完成了地面模拟实验，实验结果表明，利用该方法模拟得到的X射线脉冲星能谱与真实能谱的相似度达到79%。此外，为完善模拟X射线脉冲星特性，在能谱模拟的基础上提出了X射线脉冲星能谱和流量同时模拟的方案。这些工作为将来在地面验证X射线探测器性能和导航算法提供了实验平台。

环境的温度是影响运行于轨道中的光学天线系统性能的主要因素。当温度变化时，透镜和反射镜的曲率和镜组间隔会产生相应的变化，从而导致空间光单模光纤耦合效率的下降。假设温度只改变天线系统焦距，而不改变光束成像质量，针对反射式光学天线，建立了温度影响空间光单模光纤耦合效率的理论模型，并对其进行了理论仿真和实验研究。结果表明：实验和仿真结果相吻合，相对于理想情况下（离焦量为零），当温差增大2 ℃时，离焦量增大约52 μm，耦合效率下降约10%。此研究结果可为光学天线温控精度的提出提供理论依据。

卫星光通信系统的光学天线由物镜和目镜构成,两者在光轴方向的间距对系统的发射和接收性能有重要影响。轴间距通常由干涉仪确定,但干涉仪与光学天线的工作波长不同时会引起镜头组焦距变化,导致物镜和目镜的轴间距存在偏差。为了能利用单波长干涉仪精确调试物镜和目镜的轴间距,本文根据光学天线在干涉测量装置中的程函方程,研究了因波长差异引起的物镜和目镜的轴间距变化量与干涉条纹变化量的相应关系,并据此提出一种能精确调试光学天线物目镜轴间距的方法。提出了几种检验该方法有效性的验证方案,包括实验验证和计算机仿真验证两大类。基于计算机仿真的验证结果表明,卡塞格伦反射式光学天线和透射式光学天线轴间距模拟调试误差分别＜15%和＜3%,仿真误差满足使用要求。

在采用同轴反射式光学天线的卫星光通信终端中,发射光束受天线次镜的遮挡,将损失部分能量。为消除次镜遮挡,提高光通信终端的发射效率,提出一种基于衍射光学元件的新方法。该方法利用衍射原理将光束整形为圆环光束,以规避次镜遮挡。按照遮挡比和切断比固定和变化这两类情况进行了仿真设计,前一类仿真结果表明：当遮挡比为15,切断比为1.5时,远场强度峰值提高了40%。后一类情况的仿真结果则表明：遮挡比越大,系统透过率和远场峰值强度越高,远场光束的主瓣宽度和强度峰值相对增量则分别变窄和变低;切断比越大,强度峰值的相对增量也越大。该方法提高了卫星光通信系统发射端的发射效率,同时也改善了接收端的光束质量。

以60Co为辐射源, 通过地面辐射模拟实验, 对掺铒和铒镱共掺两种光纤放大器的性能变化进行了对比分析。实验结果表明, 在总剂量为40 krad的低剂量轨道辐射环境中, 信号光通过这两种光纤放大器后, 其中心波长及半宽都没有发生显著变化, 这为光纤放大器能够应用于空间光通信提供了保证; 在辐照过程中掺铒光纤放大器的增益下降3.91 dB, 而铒镱共掺光纤放大器的增益下降17.60 dB, 表明镱离子的存在使得铒镱共掺光纤放大器的抗辐射性能要明显弱于掺铒光纤放大器, 这也为不同发射功率下的空间光通信系统在选择合适类型的放大器时提供了一个有益的参考。

星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根(RMS)值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。

大功率半导体激光器阵列(LDA)的应用日益广泛，但受其发光机制的限制，光束质量较差。为满足应用要求，必须对LDA光束进行整形处理。介绍了LDA光束整形的基本原理和关键技术，按照光束传播特性的不同，将整形技术分为两大类，即几何光学光束整形和衍射光学光束整形方法进行了阐述。在阐述典型例子的基础上，分析和比较了各种整形方法的优点和不足。