液晶偏振光栅(LCPG)可实现光束非机械偏转,LCPG在实际制备中液晶分子填充不均匀会导致液晶层厚度不均匀,从而使光通过级联LCPGs有效区域的同一位置时的衍射效率降低。为了提高级联LCPGs的衍射效率,基于琼斯矩阵理论分析了驱动电压对LCPG衍射效率的影响,利用三级级联LCPGs构建光束偏转实验装置,通过施加不同驱动电压来测量光斑能量,得到衍射效率随电压的变化关系曲线。实验结果表明,当电压在2.0~2.4 V范围内时,+1级衍射效率达到0.80~0.84。

主要针对陀螺稳定平台的单轴控制系统的快速性和鲁棒性进行研究。采用滑模变结构与神经网络结合的方法对陀螺稳定平台进行控制。由于传统滑模变结构方法的模型估计不准确, 会导致抖振问题。提出了采用RBF神经网络逼近模型未知部分的神经网络滑模变结构控制方法。实验证明, 采用该方法可以有效提高系统的快速性和鲁棒性。针对陀螺稳定平台单轴控制系统, 该方法对角位置跟踪的时间为0.3 s, 角速度跟踪时间为0.6 s。其中, 角位置跟踪的最大误差为0.007 3, 且在1 s时, 误差收敛到零的一个邻域内。

由于ADRC控制策略相比传统的PID控制方法有着诸多优点, 因此该方法应用在了不同的领域。针对当今空间光通信APT系统精跟踪部分, 采用自抗扰控制策略对其进行控制: 首先分析了线性自抗扰参数对APT系统扰动的影响, 然后将自抗扰控制策略加入到实验仿真中, 对APT系统的扰动进行实时估计, 并通过回路在控制量中加以补偿, 最后对自抗扰控制的参数进行整定, 以提升精跟踪部分的噪声抑制效果及APT系统的跟踪精度。实验结果表明, 自抗扰控制策略应用在光通信APT系统精跟踪部分, 减小了系统跟踪误差, 提升了系统的快速性, 增强了系统鲁棒性, 满足空间光通信APT系统的高精度控制和噪声抑制需求。

针对光波导光学相控阵的光束优化问题，提出了一种基于遗传算法的幅值和相位混合加权的边瓣优化方法。以一维线阵为例，对混合加权的实现方法进行了分析，并在此基础上对提出的遗传优化算法进行仿真实验。仿真结果表明：优化后的天线方向图将栅瓣压缩为副瓣，同时峰值副瓣电平得到了明显改善；优化搜索过程中有、无主瓣均能达到压缩边瓣的目的。该算法具有良好的收敛性能，采用该算法对方向图进行优化设计,能够有效提高设计的效率和质量,在方向图综合中具有非常好的实际工程应用性。

空间激光通信中捕获、瞄准和跟踪(Acquisition Pointing and Tracking,APT)系统采用复合轴结构，跟踪精度主要取决于精跟踪系统。为提高APT系统的稳健性和跟踪精度的角度，对APT精跟踪系统的控制算法进行了深入地研究，在系统的补偿设计中采用了稳健控制技术，建立了精跟踪系统的增广对象的数学模型，利用现代稳健控制理论中的γ综合法设计了稳健H∞控制器，使精跟踪系统带宽达到300 Hz以上，提高了粗精度带宽比。阶跃输入和等效正弦仿真表明，精跟踪系统具有很强的稳健性，跟踪精度优于0.8 μrad。室内模拟实验表明，精跟踪系统的室内跟踪精度达到4 μrad。

高功率激光器的高速率外调制技术是空间光通信发射系统中的关键技术。系统采用光纤耦合的激光器, 有效减少了传输媒质对激光功率的损耗。为了获得大功率、高速率的激光调制信号, 采用1 mm光输入口径的铌酸钽晶体电光调制器进行光强度调制, 电光调制器的调制带宽为1 GHz, 调制方式选用外调制方式。为了保证了调制器工作在线性区域, 同时降低对电光调制器的驱动电压的要求, 系统采用了自动偏置控制技术。通过加正弦波和方波信号进行调制实验, 系统实现了激光器调制速率300 Mb/s, 输出功率100 mW的指标要求。