空間光通信是以光波為載波，在空間實現(xiàn)數據信息無線傳輸的通信方式。因其具有傳輸速率高、抗干擾能力強和保密性強等優(yōu)點，各國積極開展空間光通信各項關鍵技術的研究，多套空間光通信終端從實驗研究階段走到了實際應用階段。隨著獵鷹 9 號火箭成功將 60 顆衛(wèi)星（Starlink 計劃）送入太空以及通信技術的發(fā)展需求，建設可覆蓋全球的空間光通信網絡大勢所趨，這給空間光通信終端的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)。在這種趨勢下，空間光通信終端首先要滿足的是 Low SWa P（size，weight，and power，即體積小、質量輕、功耗低）指標，以實現(xiàn)空間應用對有效載荷小型化、輕量化、低功耗的要求。光學天線是光通信終端的核心組成部分之一，主要負責信號的發(fā)射和接收，其性能將對空間光通信終端的結構、性能產生巨大的影響。然而，傳統(tǒng)光學天線大多采用的是將同軸反射式光學系統(tǒng)聚焦再準直的結構形式，存在中心遮攔，通信效率較低，其有效視場相對較小，導致空間光通信終端中 ATP 系統(tǒng)架構采用的是粗、精跟蹤分離的結構形式，這種結構形式相對復雜。因此，提高光學系統(tǒng)效率、增大光學系統(tǒng)有效視場成為光學天線重點發(fā)展方向之一。近年來，自由曲面在成像光學系統(tǒng)領域獲得了廣泛的應用，其在提高邊緣視場像質（增大視場）、減小系統(tǒng)體積方面具有重要意義。本論文提出了基于自由曲面的離軸兩反無焦光學天線的設計形式。 本文設計了一種自由曲面離軸兩反無焦光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過離軸結構提高了光學效率，通過引入自由曲面，增大了視場，另外，采用了無焦結構，可以省掉光學系統(tǒng)后續(xù)準直光組、減小光學長度等。設計結果表明，該系統(tǒng)在較大的視場范圍內具有較高的成像質量。 針對離軸兩反裝調公差分析問題，提出了基于矢量像差理論的離軸兩反光學系統(tǒng)裝調公差分析方法，揭示了次鏡失調量（對準誤差）對系統(tǒng)波像差影響的作用機理。仿真結果表明該方法對次鏡裝調公差分配具有一定的指導意義。 針對自由曲面次鏡的加工、檢測問題，本文計算了相關加工參數，制定了光學精密加工工藝路線，明確了檢測手段，對次鏡加工具有一定指導意義。 #$K\:V+ 4
