This paper utilizes uniquely decodable codes (UDCs) in an M-to-1 free-space optical (FSO) system. Benefiting from UDCs’ nonorthogonal nature, the sum throughput is improved. We first prove that the uniquely decodable property still holds, even in optical fading channels. It is further discovered that the receiver can extract each source’s data from superimposed symbols with only one processing unit. According to theoretical analysis and simulation results, the throughput gain is up to the normalized UDC’s sum rate in high signal-to-noise ratio cases. An equivalent desktop experiment is also implemented to show the feasibility of the UDC-FSO structure.

为了提高基于压电式快速反射镜的光学系统的动态目标跟踪性能，对迟滞非线性效应带来的影响及其补偿方法进行了研究。首先，基于Prandtl-Ishlinskii（P-I）模型，建立P-I模型与自回归历变模型（Auto-regressive Exogenous Model，ARX）模型串联的率相关迟滞模型。然后，提出了基于P-I的率相关模型复合控制补偿算法。最后，搭建了基于压电式快速反射镜的实验平台，对压电陶瓷的迟滞效应进行了模型辨识，基于其逆模型设计了前馈控制器，同时检验迟滞补偿方法对动态目标跟踪系统的优化作用。实验结果表明：基于P-I的率相关模型适用于动目标跟踪系统，采用复合控制补偿算法后，动态目标跟踪系统的误差抑制带宽提高了26 Hz，有效提高了动态目标跟踪系统的误差抑制能力。

分析了旋转双棱镜系统存在的误差源，根据误差源，采用光线矢量传播方法建立了光束指向模型，基于光束指向模型求旋转双棱镜系统出射光束指向偏差对系统误差的偏导数；在指向区域中，根据各个误差的测量精度分析误差对指向精度的影响。仿真计算结果表明，理论指向偏差最大值为0.362 0°，理论指向偏差均方根为0.047 0°；桌面实验结果表明，在99.54%的指向区域中，实验偏差最大值为0.356 3°，实验偏差均方根为0.023 3°，均小于仿真计算值。这一结果表明，本文对旋转双棱镜系统的误差分析较为准确，对旋转双棱镜平台的设计和补偿修正具有一定的参考价值。

空间激光通信凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势，成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段，特别在微小卫星应用场合，更能体现激光通信的优势。文章详细介绍了微小卫星激光通信技术领域最新的研究进展。在此基础上，总结了需要突破的同轨终端轻小型化、异轨终端轻小型化、大气湍流影响抑制等关键技术，归纳了工程化应用、双工通信、单点对多点、国产化和批产能力5个方面的发展趋势。

针对激光通信精跟踪系统，提出一种基于改进差分进化算法的辨识方法。首先，介绍了标准差分进化算法的基本原理和算法流程，基于此提出一种改进的差分进化算法，并对算法中的参数进行优化；其次，通过扫频信号激励精跟踪系统分析被控对象的动态特性，同时采集CCD相机的位置反馈信息；最后，根据实验数据采用差分进化算法对系统进行辨识，获得精跟踪系统的控制模型。实验结果表明：采用改进差分进化算法后，辨识方法的收敛速度更快，辨识结果准确，该方法在光电跟踪领域有一定工程价值。