和传统的直接探测光通信系统相比,空间相干光通信系统具有灵敏度高、传输距离远、传输容量大等优势,已成为自由空间光通信(Free Space Optics Communication,FSOC)领域的研究热点。空间光混频器是空间相干光通信接收系统的核心器件之一,通过干涉叠加信号光与本振光的波前为信号光提供能量增益,同时将相位变化转化为光强变化。实际空间激光通信应用中,零差相干接收机制需要保证本振光和信号光在频率和相位上完全一致,需要进行一个跟踪捕获-锁频锁相-通信的动态过程。由于空间信道大气湍流的存在,空间光混频器始终处于一个动态的工作环境。因此对90°空间光混频器的动态特性研究是非常有意义的。本文针对90°空间光混频器动态特性展开研究,主要工作内容如下:1、作为空间相干光通信接收端核心器件的90°空间光混频器,其研究有着较大现实意义,已成为相干光通信领域的研究热点。文章整理了空间光通信发展历程及国内外发展现状,特别是90°空间光混频器器件设计及影响因素分析的研究动态和发展趋势。2、介绍了空间相干激光通信原理、系统构成和通信调制格式。分析并介绍了空间相干光通信系统中的重点器件:光混频器、光学锁相环和平衡探测器,比较了各自的优缺点以及适用条件。3、针对90°空间光混频器锁相-通信的内部动态过程,建立数学模型分析了信号光分光比对锁相时间、锁相范围、锁相残余误差以及环路稳定性的影响规律,根据锁相环路残余误差阈值确定了分光比控制范围。针对90°空间光混频器湍流等外部动态工作环境,建立数学模型分析了倾斜、离焦、像散、场曲、球差五种初级像差和湍流强度对90°空间光混频器混频效率的影响规律。对比了信号光存在波前畸变时空间输出型90°空间光混频器和单模光纤输出型90°空间光混频器性能。4、在理论分析基础上提出一种分光比可自适应调控的90°空间光混频器,可根据需求完成不同工作过程下的分光比优化。通过光通信仿真软件Optisystem和数学仿真软件Simulink建立变分光比90°空间光混频器模型,验证分光比对90°空间光混频器性能的影响以及自适应系统的可行性。5、为了验证动态特性理论分析结果,搭建90°空间光混频器特性实验平台。首先实验研究了空间输出型90°空间光混频器和单模输出型90°空间光混频器的基本性能。随后实验研究了分光比对混频器性能影响规律并验证了分光比调整策略,而后实验分析了不同分光比条件下零差相干接收机的误码率。再者搭建了基于MEMS的140单元变形镜的初级像差模拟实验平台,实现了五种初级像差的模拟,实验研究了引入五种像差条件下90°空间光混频器的混频效率性能,验证了像差对混频效率的影响规律。最后制作了随机相位板进行大气湍流,模拟了两种不同强度的湍流,实验研究了湍流条件下90°空间光混频器的输出信号峰值,验证了理论结果。所做的工作完善了现有的90°空间光混频器动态性能影响研究,提高了90°空间光混频器在实际应用中的适应性,为空间相干光通信系统实用化提供技术参考。