相干激光通信具有灵敏度高，速率快等优点，特别适合星间激光通信。光学锁相环是相干激光通信系统中的重要组成部分，具有很大的发展空间和研究价值。　　本文针对星间相干通信锁相的应用需求，开展了科斯塔斯光学锁相环的理论分析和系统设计。论文的主要工作包括:　　1、对于科斯塔斯锁相原理进行了理论分析，提出了采用数字锁相环路提高捕获速度和稳定性。设计的环路带宽为74KHz，相位裕量为45°。并利用Simulink对于锁相过程进行了仿真模拟。　　2、进行了锁相系统的软硬件设计。采用可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控单元，本振激光器采用了调制边带注入锁定的可调谐激光器，并采用了高速数模转换器(DAC)和高精度数模转换器(DAC)输出电压值相加作为激光器控制电压的方法扩大频率跟踪范围。　　3、针对两种调谐范围的本振激光器，开展了锁相实验。该系统可实现140MHz的频率捕获，20MHz/s的频率频移跟踪，以及大于1个小时的锁定时间。其中，小范围频率调谐激光器锁相的相位误差小于10°，大范围频率调谐激光器锁相误差小于20°，锁相灵敏度为-60dBm，为后续星间相干通信实验提供支持。