湍流廓线激光雷达是近十年出现的测量大气湍流强度廓线的新技术，目前数据处理已成为该技术的关键环节。对湍流廓线激光雷达的数据处理方法进行了详细地描述，重点研究了双光斑图像背景阈值计算方法与大气湍流强度廓线反演算法。比较了迭代法、最大类间方差法和统计法三种背景阈值计算方法分别在强信号与弱信号下的计算结果，得出统计法是比较适合双光斑图像的背景阈值计算方法。在背景阈值计算的基础上对图像进行分割并计算得到双光斑的质心距，统计多帧图像的质心距起伏得到达角起伏方差。然后利用HV-21模型模拟了从到达角起伏方差反演大气湍流强度廓线的算法，所得结果与原始值大小相近、整体变化趋势一致，但是不能反映原始值的细节变化趋势。

自由信道的大气透射率对自由空间光通信系统的设计和应用具有重要的价值, 经典的大气透射率测量方法的精度水平已不能满足实际需求。结合实际应用中激光器光束能量的高斯分布特性和存在于大气信道中的湍流影响特性, 对经典的大气透射率测量方法进行了改进, 提出了大气透射率精确测量的实验方案。对上海和青海的多条自由空间信道的大气透射率采用经典方法与新提出方法分别进行了测量, 得到的结果之间存在差异。发现青海的大气透射率很高, 但是大气湍流相对严重, 而上海的大气情况正好相反。分析和实验数据还表明经过长距离湍流信道后光斑扩展严重。