随着目前科技的高速发展,人们对通信质量的要求也越来越高,为了解决现在通信容量还不足的问题,空间光通信技术成为了各国研究热点。因其在体积、重量、速率、功耗和带宽等多个方面的优势而备受关注。光通信系统中激光发射天线系统存在能量传输效率不高的情况,对此进行深入的研究具有非常重要意义。本论文基于矢量反射定理和激光发射光学天线系统的设计方法,提出了三种新型结构激光发射光学天线系统,并分别分析了天线系统结构参数的取值合理性,给出了新型结构激光发射天线系统的传输性能。最后讨论了接收光学天线系统不在同一条光轴传输的时候,系统的传输效率随着偏离距离的关系。满足斯特涅尔标准下的系统偏离范围。本论文的主要内容如下:(1)介绍了自由空间背景下的光通信技术研究的意义和国内外相关研究。引出本文需要解决的问题。(2)描述半导体激光器的特性分析及其在空间光通信系统中的应用。由于光源发出光束的发散性,需要用到相应的准直技术。接着提出了光学天线结构分类,并给出接下来需要达到的要求。(3)给出本文涉及到的相关软件及光学系统实现步骤。针对传统卡塞格伦天线中出现的中心次镜遮挡引起传输效率不高的问题,设计了三种新型结构的激光发射天线。分别是椭圆结构光学天线系统外加卡塞格伦次镜的多级结构;卡塞格伦天线系统加二级椭圆次镜结构激光发射光学天线系统;卡塞格伦结构结合双曲反射式主镜激光发射天线系统。对它们的组成部分及相应的作用分析给了简要介绍。(4)对上述三种结构光学天线系统进行了参数分析与计算,并给出天线系统在出现轴向偏焦的情况下,系统传输效率的变化。在满足斯特涅尔标准的条件下,各种天线系统的最大偏离值。