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卫星光通信以激光作为信息载体在卫星间或者卫星和地面之间建立高速信息通道，是光通信技术在卫星应用领域的拓展，也是现代卫星通信领域的重要研究方向。随着小卫星技术的发展，对于卫星光通信系统的体积、重量和功耗提出了更高的要求。在终端中采用二元光学元件，不仅能实现传统光学所不能实现的功能，并且还使终端的体积、重量、功耗大大降低。二元光学作为现代光学技术的一个重要分支，在光束整形方面具有极大的灵活性，理论上可以实现任意波形间的变换。 本文以卫星光通信系统中光束整形的需求为背景，用GS算法及其优化算法仿真设计卫星光通信终端中所需的二元光学元件。论文首先对当前的研究现状进行分析，包括卫星光通信和二元光学的发展状况以及两者的交叉领域，然后从惠更斯-菲涅耳原理出发，介绍了标量衍射原理，并对透镜实现傅里叶变换的过程加以解释。第三章则介绍了基于傅里叶变换的迭代算法设计二元光学元件的模型和算法以及评价函数。最后本文以卫星光通信系统中实际应用为背景，分别针对发射机和接收机设计了从高斯光束到均匀光束、从高斯光束到环形光束和从均匀光束到点环光束的光束整形二元光学元件。均匀光束有利于接收端的探测；环形光束可以使出射光束有效的避开物镜次镜的遮挡，使出射光束能量增大；点环光束可以将通信系统和PAT系统共用，有效的减小了终端的体积和重量。 对于三类光束之间的变换，本文采用了三种设计算法，分别是GS算法，输入输出法和相位限制GS算法，并用这三种方法设计上述三类二元光学元件，最后给出了算法的比较结果和设计结果。本文对于输入输出法的应用是对其应用上的尝试，所查阅文献中还没有关于对其进行应用上的研究；相位限制GS算法是一种算法上的改进，它以GS算法为基础，在像平面加上一个相位限制条件，使得收敛效果大大增强。 本文的工作将推动卫星光通信系统中新型光学系统的设计和应用。针对于卫星光通信系统应用背景的二元光学元件和技术的开发将对卫星光通信技术的发展奠定基础。