地面引力波探测由于受到地表振动、重力梯度等噪声以及试验尺度的限制, 探测频段被限制在10Hz以上, 而对于更大特征质量和尺度的波源, 探测频段主要在中低频段(01 mHz～1 Hz)。因此, 为避免地面干扰, 需要在空间进行探测。由于引力波信号微弱, 探测精度极高, 针对空间引力波探测, 国际上提出了以LISA为代表的空间引力波探测计划, 国内中国科学院也提出了太极计划。然而, 国内外的引力波探测卫星计划, 对卫星的技术指标、设计复杂性和成本均提出了极高要求, 短期之内难以实现。针对这一现实情况, 本文参考LISA pathfinder的设计思路, 设计一颗近地低成本商业卫星, 针对引力波探测关键技术的验证需求, 进行卫星任务需求分析及结构、热控、姿态控制等关键技术分析, 提出商业化的低成本技术验证初步设想, 希望能对空间引力波探测卫星总体设计提供一定借鉴。

针对自由空间光通信技术的不断发展，及其在军用、民用领域的应用前景。在与传统的有线通信系统、无线电波通信系统相比较的基础上，阐述了近地面自由空间光通信系统的组成及其技术经济特点，分别深入分析了近地面红外与紫外这两种自由空间光通信系统的组成、工作原理和主要技术特点，提出了相应的主要性能指标与关键技术，并对这两种光通信的特点进行了较全面地比较研究。对于近地面自由空间光通信技术的进一步研究、工程应用与发展具有重要的作用和现实意义。

针对军用红外光学系统的性能特性与其结构的密切关系，深入研究和比较传统与现代系统结构形式的技术特点。在提出军用红外光学系统性能特性的基础上，归纳总结传统折射式、反射式和折反式红外光学系统结构形式的技术要点，对现代红外光学系统中折衍混合、离轴三反、双视场、自适应、合成孔径等结构进行特点分析，从技术上比较传统红外光学系统和现代红外光学系统的特点与局限性，对军用红外光学系统结构设计选型与进一步研究具有一定的理论指导作用和意义。

随着红外探测技术的发展，红外光学系统的作用已不容忽视.在归纳总结传统结构形式的折射式、反射式和折反射式红外光学系统的基础上，分析了现代红外光学系统中离轴三反、二元光学、自适应技术等结构特点，从技术上比较了传统红外光学系统和现代红外光学系统的优缺点，探讨了红外光学系统的发展趋势.对新型红外光学系统的发展具有一定的参考作用.