海洋环境复杂,精确的水下定位,深海作业,需要准确的时钟频率的支撑。本文使用水下激光时钟驯服方法,有效克服传统水声授时中低速率、高时延和电磁波水下授时中衰减严重的缺点,为水下时间驯服提供一种新的研究方向。本文首先介绍了研究背景和意义,然后根据水下激光传输方式和时钟驯服方法,得出一种水下激光时钟驯服方法和模型,弥补了水声授时和水下光纤有线授时的缺点,随后基于一种优化的(FS,Fournier-Sanjay)体积散射函数建立的水下激光传输模型,分析了接收光束特性,最后研究了时域脉冲响应模型。以下为本文主要研究内容:(1)介绍了光子在海水中的光学特性。研究了各种体积散射函数的优缺点,得出一种优化的FS体积散射函数,基于公认的实验获取的平均粒子体积散射函数并与其他体积散射函数预测的结果进行评估,可以证明本函数比其他体积散射函数更接近平均粒子体积散射函数。分析了小角度近似法和蒙特卡洛法(MC,Monte-Carle)建立的水下激光传输信道模型,得出MC模型是由一系列基本散射事件形成的马尔可夫过程,相比较小角度近似法更契合海水信道复杂多变的特性,因此选MC方法建立水下激光传输信道模型。(2)使用基于FS体积散射函数结合MC方法建立的水下激光传输信道模型,研究了光束扩展特性,分析了传输距离和接收视场角对光束功率密度的影响。建立一种光孤子脉冲的光源模型,使用光孤子脉冲、高斯脉冲和平顶脉冲作为发射光源,讨论了不同发射光源在接收端的光束分布特性,得出光孤子具有脉冲展宽更窄,光束扩展更小的优势。(3)阐述了几种水下激光时域脉冲响应模型,并通过改进优化推导出一种双链路指数幂函数(DEF)模型,基于FS体积散射函数建立的MC模型,获取水下激光时域脉冲响应结果并与其他时域脉冲响应模型进行评估,证明DEF模型可以更准确的拟合MC模型获取的时域脉冲响应。本文主要得出一种优化的FS体积散射函数。分析了水下激光时钟驯服中的接收光束特性,研究了光孤子脉冲作为光源的接收光束特性。介绍了几种闭合时域脉冲响应函数模型,并推导出一种DEF函数模型,用于水下激光时钟驯服的理论分析。