近年来,随着地面光纤通信的发展,特别是光放大器及波分复用技术的成熟,许多国家纷纷转向研究工作波段为1550nm波段的通信系统,1550nm波段的空间光通信将成为未来的高速卫星激光通信系统的发展趋势。就目前技术水平来看,仍然还有许多关键技术需要进一步完善,主要包括以下关键技术:(1)精密发射和接收光学天线技术;(2)高精度对准技术;(3)高能量转换效率的光放大器技术;(4)空间光到光纤的高效耦合技术;(5)空间环境适应性技术。针对上面提到的前两项关键技术,论文主要研究了光学天线系统的设计原理及方法,设计出一套中心波长为1550nm波段的光学天线系统,对设计的系统进行了加工实现、测试及性能分析。本论文的研究内容如下:1.介绍了光学系统的设计方法,对非球面光学零件应用和光学特性进行了分析。通过对各种常见光学天线的结构、成像质量进行对比分析,本论文确定在该光学天线系统的设计中采用卡塞格伦天线。2.通过对卡塞格伦天线结构的建模分析和光学设计软件Zemax的应用,优化设计出主镜和次镜均为非球面镜、中心波长为1550nm、视场角为1°的卡塞格伦光学天线,并对卡塞格伦天线离焦对天线发散角的影响、增益、准直特性、成像质量及传输效率进行了分析。3.利用Zemax优化设计了收发合一的光学天线系统,它包括发射通道、接收通道和实验通道。在系统中,利用分色镜和分束镜实现收发隔离及多光路需求。对各个光学元件的材料进行了分析,与加工单位协商,对材料进行了合理选择。4.利用Zygo干涉仪对加工的光学天线系统的波像差进行了测试,其波像差均方根(RMS)值为0.046λ,满足设计指标( <λ/20)要求。对系统的传输效率进行了测试,结果为71.4%。分析了系统的成像质量、光束发散损耗。通过对光学天线系统偏轴的建模,得出了功率衰减曲线。