无线光相干通信是以激光信号作为载体,在自由空间中传输信息的一种方式。与传统通信方式相比具有功耗低、较强的抗干扰能力、保密性强、频谱宽等特点。无线相千光通信可用于地面、星地、星间等各个场景。与IM/DD相比可检测到包含频率、相位、幅度等光场信息。该系统融合了数字信号处理、相干检测技术、高阶调制技术等,已成为光通信领域的研究热点。本文主要完成如下研究工作:1、建立了无线相干激光通信模型,并详实的分析了系统的工作原理,仿真验证了外差检测对比直接检测增益提升20dB理论。2、针对研制的相干光通信系统,分析了双平衡探测系统及其原理。基于如下两个层面分析论述了平衡失配的问题:其一是平衡测器;其二是光混频器。在此基础上推出含有共模抑制比信噪比表达式。讨论了如下要素对系统性能的影响:其一是共模抑制比;其二是相对强度噪声;其三是热噪声。3、结合Kolmogorov湍流理论,数值分析了光强闪烁效应对传输中大气激光信号的影响。在此基础上分析了其影响传输光束的机理,并结合探测原理,推导了信噪比表达式及误码率。4、建立了信号光波前畸变和波长关系对其误码率影响的表达式,研究了无线光相干通信中的信道噪声及其对相干检测性能的影响。无线光相干通信技术处于不断地飞速发展中,与此同时随着技术的发展对理论提出更为深刻的要求。本文基于激光链路分析大气信道的影响因素及相关检测等基础科学问题。解决这些基础科学问题对于相干光通信的发展均具有重要意义。文中所形成的理论研究对于发展无线相干通信系统关键技术弥足重要,尤其是跟踪、瞄准、通信、捕获等方面。另外这些研究也有利于优化通信系统。