大气激光通信是利用激光束作为信息传输的载体,具有保密性好、容量大、抗干扰能力强等特点而受到广泛的重视。湍流大气是影响和制约大气激光通信系统性能的重要因素之一,因此,分析和研究湍流大气对通信系统的影响至关重要。本文首先描述了湍流的形成与统计特征,介绍了湍流介质中波传播的解析方法以及常用湍流功率谱模型,基于高斯光束在水平传输条件下的传播特性和闪烁模型的理论基础上,采用FFT谱反演法构造湍流和离散雨滴混合介质的随机相位屏,利用激光湍流大气传输的多层相位屏模拟方法,分别模拟分析了激光在湍流大气中传输的光斑、波束漂移和闪烁指数,模拟结果和理论分析结果有较好的一致性。根据高斯光束水平传播闪烁模型和随高度变化的湍流大气结构函数,用修正Rytov方法得到相应的斜程传输闪烁理论模型,并利用多相屏法对高斯波束地空垂直路径闪烁特性进行模拟。分析了在Non-Kolmogorov湍流谱下光束到达角起伏和漂移方差,且研究了Non-Kolmogorov湍流高斯光束对数振幅方差并进行数值仿真。最后分别讨论了闪烁和波束扩展效应对开关键控(OOK)、副载波相移键控(PSK)和副载波差分相移键控(DPSK)调制光通信系统误码率的影响。结果显示,在考虑闪烁效应影响时,副载波DPSK调制在光通信系统应用中比OOK调制和2PSK调制更具有优势,因此,采用增大系统接收孔径和选取合适的调制解调方式可以提高系统的通信性能。本文的研究工作对大气激光通信的发展和研究具有一定的指导意义。