近年来,随着海洋环境监测、科学数据采集、海洋防灾等领域的不断探索,传统水下通信方式如水声通信(UAC,Underwater Acoustic Communication)等,已不能满足现有水下通信对高速率大容量的需求。相较于UAC,水下无线光通信(UOWC,Underwater Optical Wireless Communication)由于其容量大、时延低、隐蔽性强以及抗电磁干扰等优势引起了业界的广泛关注。尽管UOWC具有上述优点,但是海水吸收、散射以及光学湍流(折射率随机起伏)仍会对激光束在海洋环境中传播产生诸多不利的影响。先前对于UOWC信道的研究大多是考虑吸收和散射影响,而考虑海洋湍流影响的研究还较少。因此本文主要考虑海洋湍流对蓝绿光波传播特性造成的影响。海水折射率的随机起伏会引起激光束在海洋中传输时的光强和相位的随机起伏,由此产生光强闪烁、光束漂移等光学效应,使得接收光信号质量明显劣化,进而影响UOWC系统性能。这种特殊的光学湍流信道会在一定程度上影响UOWC系统设计。基于此,本论文从四个方面开展了研究:(1)海洋折射率谱(ORIS,Oceanic Refractive Index Spectrum)模型扩展:首次将近似海洋折射率谱(AORIS,Approximate Oceanic Refractive Index Spectrum)扩展为一个包含外尺度参数和可变温盐涡流扩散率的新近似海洋折射率谱(NAORIS,New Approximate Oceanic Refractive Index Spectrum)模型。该NAORIS模型不仅考虑了有限外尺度参数对湍流的贡献,还将AORIS中单位涡流扩散率更换为可变涡流扩散率,使其更加契合实际海洋环境中温、盐度的随机起伏规律。(2)弱海洋湍流中光束漂移分析:基于Ryotv理论和NAORIS模型,理论上推导了高斯光束在有限外尺度和无限外尺度湍流影响下的光束漂移方差闭合表达式。利用数值仿真方法,仿真了不同海洋参数对高斯准直和高斯聚焦光束的光束漂移的影响。(3)弱海洋湍流中闪烁指数分析:基于Rytov理论和NAORIS模型,研究了平面波和球面波在水平路径传输时的闪烁指数模型及其对UOWC系统性能的影响。通过数值仿真,分析了不同海洋参数对闪烁指数和UOWC性能的影响。(4)中到强海洋湍流中闪烁指数模型建立:基于扩展Rytov理论和NAORIS,首次构建了平面波和球面波入射时适用于中到强海洋起伏强度下的闪烁指数模型,并设计了相应的计算机仿真验证了该闪烁指数模型的正确性。此外,基于该闪烁模型与Gamma-Gamma分布模型,分析了不同强度的海洋湍流对UOWC系统性能的影响。