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空间光通信具有大通信容量、高传输速率、保密性好、高抗电磁干扰能力、终端设备体积小、功耗低等优点,是通信领域内一个富有生命力的分支,因此各个国家都非常重视对空间光通信的研究工作,并取得了可喜的进展。光学天线是空间光通信系统中的一个重要组成部分,其性能优劣将直接影响空间光通信的进行。因此,选择和设计适宜的光学天线有着重要的意义。 论文基于二元光学,设计了一种新颖的阵列光学天线,论文主要内容如下: 首先,在查阅国内外文献的基础上,简要介绍了空间光通信及其光学子系统,着重讨论了空间光通信系统中的光学天线。 接着,引入二元光学概念,着重阐述了菲涅耳波带二元相位透镜的原理。 然后,着重针对菲涅耳波带二元相位透镜,用标量衍射波设计理论,经过仔细的推导和计算,得出了正入射和斜入射情况下,透过二元光学透镜之后的光场分布,并用MATLAB模拟,分析了不同波面,不同入射角度,不同入射波长情况下,透过二元光学透镜之后的光场分布,并讨论了二元光学透镜的阶数、周期半径、周期数等自身结构参数,对透过其后的光场分布的影响情况。 最后提出曲面阵列的方案,将菲涅耳波带二元相位透镜阵列化。最终设计了一种体积小、重量轻、高衍射效率、大视场角的新型光学天线。