以马赫-曾德尔干涉仪为模型，分析了基于相干态光源的量子干涉雷达的探测原理，系统研究了由大气闪烁引起的光强起伏和大气损耗对量子干涉雷达性能的影响。将湍流大气视作耗散-涨落通道，结合经典湍流统计推导得到了湍流大气的透过率系数概率分布(PDTC)函数P(T)。利用P(T)分析了量子干涉雷达的灵敏度、分辨率，深入讨论了大气平均透过率T-A、闪烁指数β2D对其探测性能的影响。结果显示：高损耗环境中大气闪烁引起的透过率起伏能显著提高相干态量子干涉雷达的灵敏度。

为了深入认识大气闪烁的时间频域特性，给在大气中工作的光学系统的工程设计和性能评估提供参考，理论推导了大气闪烁功率谱的通用解析表达式，数值研究了不同传输条件下大气闪烁的时间频域特性。孔径接收下，对于水平均匀路径，平面波闪烁功率谱高频区近似呈现-17/3幂率，球面波近似呈现-11/3幂率；对于整层下行路径，高频区均近似呈现-17/3幂率，低频区与高频区之间存在一缓变区，孔径越大，缓变区越宽。典型大气条件下低频区加上缓变区的频谱宽度约为150 Hz。

分析了星地相干激光二进制相移键控(BPSK)通信系统中自适应校正波前残差与相干效率的关系；讨论了自适应校正下相干效率和误码概率的动态特征；然后，研究了大气闪烁对相干效率和通信误码率的影响。在假设接收强度均匀分布的前提下建立了波前残差均方根值与相干效率的理论关系，采用频率直方图方法仿真了相干效率以及相应的误码概率的概率分布函数，计算了不同校正残差和闪烁条件下的通信平均误码率。结果表明：波前残差大于1 rad时，相干效率主要受波前残差影响，自适应校正性能达到衍射极限时才能获得10-8的误码率，但此时大气闪烁可能会使误码率增大两个数量级。

多输入多输出(MIMO)技术是消除大气闪烁对空间光通信的影响和降低误码率(SER)的有效手段之一。针对2×2空间光通信系统，将Alamouti空时码与跳时超宽带技术(TH-UWB)结合，提出一种适合脉冲位置调制(PPM)的循环空时编码(RSTC)方法，推导了等增益合并(EGC)最大似然检测(MLD)和相关矩阵检测(CMD)的两种解码算法，最后分析了系统误码性能。在弱湍流和准静态衰落信道条件下仿真，结果表明，无论是在信道信息(CSI)已知还是未知情况下，编码2×2系统的误码率高于未编码的。该编码方法获得了空间和时间分集，相关矩阵检测法取得相似于信道最大比值合并（MRC）的效果，但随信道间相关性增加其误码性能下降明显。

对卫星激光通信近10年来的发展状况进行综合阐述，重点介绍了卫星激光通信的在轨实验现状和未来发展趋势。通过对已经取得成功的在轨激光通信实验进行综合分析，指出当前卫星之间的激光通信已发展到接近成熟的第二代，即将进入推广应用阶段。定性分析了大气对上下行激光链路影响的差异，指出上行激光链路稳定性差的原因，明确今后星地激光通信的发展方向是自适应光学天线与多光束通信的结合。总结出卫星光网络演化进程，介绍了对卫星光网络体系结构的研究成果。分析指出卫星光网络在经历近10年低谷期之后，伴随着第二代卫星激光通信终端的成熟，已经初步具备了硬件基础。系统介绍一种中低轨卫星联合构建的双层卫星光网络的结构和网络性能，进而指出其扩展应用，为我国在空间光网络领域的发展提供思路和参考。

上行传输光束的闪烁起伏影响星地激光链路的稳定性,而利用时间平滑效应增加光电探测器曝光时间是克服大气闪烁的有效途径之一。考虑曝光时间的平滑效应,分别导出了小天顶角和大天顶角下的时间平滑因子表达式,在此基础上,分析了接收终端离地高度和天顶角对时间平滑效应的影响。研究结果表明,不管是大天顶角还是小天顶角下的上行传输光束,通过增加探测器的曝光时间都可以大大减少起伏强度,提高瞄准捕获跟踪链路的稳定性。研究结果还表明,随着接收终端离地高度和天顶角的增大,大气闪烁时间平滑作用降低。

为了给空间光通信的瞄准捕获跟踪链路的设计提供参考，实验研究了强湍流区的大气闪烁时间平滑效应，并考虑大气闪烁和瞄准抖动误差，分析了空间光通信的跟瞄链路的强度起伏统计规律；在此基础上，分析了时间平滑对链路衰落起伏的改善作用。实验研究结果表明，随着曝光时间的增加，强湍流区的大气闪烁起伏幅度减小，当曝光时间达到几十毫秒时，强湍流区的大气闪烁起伏服从对数正态分布；在确保空间光通信系统的链路跟踪中断概率小于10^－3以下，采用时间平滑可以使所需的衰落冗余减少15dB～20dB。

为了减小大气闪烁对自由空间光通信的通信性能的影响,基于光信号的对数振幅序列服从联合高斯分布特性,提出了一种最大后验概率算法,给出了随时间变化的判决阈值.模拟结果表明,此算法可以有效减小大气闪烁对通信性能的影响,降低其误码率.

An experiment of laser propagation was carried out at the urban terrain range of 3.5 km during the period of March to May of 2006. The received intensity scintillations and atmosphere turbulence strength in complex urban atmosphere circumstance were simultaneously measured concentratively. The results show the statistical characteristics of irradiance scintillation and atmosphere turbulence strength and link fade margin for urban free-space optical links.

将光CDMA技术应用到无线光通信中。提出了基于脉冲位置调制的二维大气无线光CDMA通信系统，并分析了该通信系统的性能。考虑多用户干扰、APD噪声以及热噪声等干扰因素的影响，采用数值分析的方法，详细分析了大气湍流引起的大气闪烁对二维无线光CDMA通信系统误码率的影响。结果表明，大气闪烁是影响二维无线光CDMA系统误码率性能的一个重要因素；当大气闪烁的对数方差较小(如σ(2，s)=0．1)时，该系统可以实现高速率通信；当大气闪烁的对数方差较大(σ(2，s)≥0．2)时，在有限的光功率条件下，该系统难以实现通信，需要采用信道编码技术来提高系统的误码率性能。