1. 研究背景与意义：

• 星载相干激光通信技术优势：通信容量大、抗干扰能力强、保密性好，是未来空间通信的重要方向。

• 热控重要性：单机在轨运行面临复杂热环境挑战，热控系统对保障单机稳定运行至关重要。

• 现有研究不足：针对偏振调制激光通信系统的热控优化研究较少，尤其在极端温度交变环境下。

2. 热控设计方案：

• 设计思路：采用被动与主动热控技术相结合的方式。

• 被动热控措施：

• 多层隔热材料包覆：针对太阳直射面，采用多层复合隔热材料，降低热流密度85%以上。

• 散热面优化：选取热流密度较低的面作为散热面，喷涂高发射率热控白漆，优化内部布局和热传导路径。

• 主动热控措施：

• 加热片布置：在关键部位布置柔性薄膜加热片，确保发热均匀性。

• 分区温度控制：将载荷划分为独立温控区域，采用PID闭环控制算法，实现±3℃的控温精度。

• 智能功率调节：根据轨道周期和工况变化自动调节加热功率，配备主备双路供电。

3. 仿真分析：

• 轨道工况划分：按全年典型工况划分为春分、秋分、夏至及冬至4个子工况。

• 外热流计算：采用NX/TMG软件计算到达载荷各表面及望远镜镜面的外热流数据。

• 仿真结果：确定了多层包覆范围、白漆喷涂位置等关键参数，验证了热控策略的有效性。

4. 热平衡试验：

• 试验设置：采用真空罐模拟空间环境，利用红外加热笼施加外部热流。

• 试验结果：

• 偏振圆度：在22±3℃温度工况下，系统的偏振圆度稳定大于等于95%。

• 束散角：控制在65±5μrad，满足高精度星间通信的偏振保持要求。

• 关键部件温度：通过采用铝基碳化硅光学基座和温控策略，系统在最恶劣轨道倾角环境条件下温度波动满足要求。

5. 技术创新点：

• 高精度温控策略：将光学平台温度波动控制在±3℃以内，保持反射镜面型精度。

• 材料与结构保障：使用铝基碳化硅作为光学平台底座，加入加强筋等结构，降低光机耦合变形。

• 试验验证：在模拟轨道热循环条件下，束散角变化率小于5%，验证了热控设计的有效性。

6. 结论与展望：

• 研究结论：提出的热控设计方案显著提升了光学系统的热稳定性和通信可靠性，验证了偏振光路在复杂空间热环境下应用的可行性。

• 未来展望：聚焦于在轨温度自适应补偿算法和新型超低膨胀材料的应用，进一步提升系统在长时间任务周期内的稳定性与可靠性。

本文通过理论分析与实验验证，为深空探测、量子通信等对偏振保持有严格要求的空间光学系统提供了可工程化的热控设计范例，对推动星载相干激光通信技术的发展具有重要意义。