为了提升激光无线能量传输系统光能传输效率，避免使用准直镜头导致在数百米距离处接收端光斑边界模糊和照度均匀性差现象的发生，开展了基于共轭成像原理的可调焦发射光学系统研制。首先理论分析了准直法和共轭成像法的设计原理，然后针对光纤输出的808 nm半导体激光光源，采用共轭成像法设计了焦距550 mm、口径260 mm的发射光学系统，通过光纤端面的移动实现调焦设计，分析了不同调焦距离下光纤端面的移动量，并与准直法设计结果调焦后对比，在200 m~1 km处的波像差明显较小。利用Lighttools软件模拟对比了调焦前后的照射光斑，验证了调焦的作用。模拟结果显示，通过对基于共轭成像原理设计的发射光学系统增加调焦机构，可在不同距离处得到清晰的光斑边界。最后对激光发射光学系统进行了加工，经测试，波像差RMS为0.092λ(λ=632.8 nm)。结果表明：激光无线能量传输系统使用基于共轭成像原理设计的可调焦发射光学系统可获得边界清晰、更加均匀的照明光斑。

为了降低激光通信光学系统公差要求，节省研制成本，减小大气散射对激光通信链路的影响，采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源，研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统。首先，利用激光通信能量链路传输方程，根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度，计算出光学天线口径、发散角等设计参数，并给出激光通信收发光学系统波像差要求。接着，利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析，对两系统进行了加工、测试，完成了系统研制。测试结果显示，中红外激光通信发射光学天线光学传递函数与理论值最大偏离9.3%，接收光学系统波像差RMS为0.075λ(λ=4.7 μm)，满足设计要求。结果表明：采用中红外激光作为激光通信光源可降低光学天线的加工装调难度。