作为空间卫星通信的重要手段，卫星激光通信技术在国际上受到了巨大重视。其中卫星通信技术发达的国家和地区如美国、欧洲、日本等已进行了各种空间实验，并且成功完成了星地和星间高速激光通信。卫星光通信有直接探测，相干探测和自差探测三种信号接收方式，其中自差探测体制以其结构简单，灵敏度高的优势成为未来卫星信号接收方式最具潜力的选择之一。自差探测需要将空间激光高效耦合进单模光纤内，然而光学元件的加工、空间温度的变化以及装调误差等都会使光学系统产生形变，接收光束的波前就会发生变化。另外卫星平台的振动、转台机械噪声以及跟踪探测器噪声等因素会使接收端产生随机抖动。空间光到单模光纤的耦合效率决定了自差探测系统的通信性能，因此需要研究波前畸变和随机抖动对空间光-单模光纤耦合效率的影响。本文对自差探测体制中温度变化和光束随机抖动对空间激光到单模光纤耦合效率的影响进行了理论仿真和实验研究。首先考虑温度变化的影响。根据反射式光学天线，建立了温度变化与空间光-单模光纤耦合效率的数值模型，在Matlab中进行了数值模拟，利用Code V进行了模拟仿真，对比分析了二者的结果。为验证理论模型的正确性，进行了实验测量，结果表明理论仿真与实验结果相符，验证了理论模型的正确性。最后考虑光束随机抖动的影响。在温度对空间光-单模光纤耦合效率影响的基础上，研究了二者对空间光-单模光纤平均耦合效率的综合影响。建立了温度和随机抖动对空间光-单模光纤耦合影响的理论模型。基于该模型给出了温度与随机抖动综合影响下空间光-单模光纤平均耦合效率的解析公式，并进行了分析研究。本文的研究工作分析了温度变化和随机抖动对空间光-单模光纤耦合效率的影响，对于自差探测系统中光学接收天线的优化设计提供了理论指导，具有很重要的理论和实用意义。