随着科技的进步,尤其一些空间技术的发展,使得人们可以更多地对空间进行开发和利用,从空间获取的数据信息量不断增多,传输这些信息所需要的带宽越来越大。自由空间光通信以光波为通信载体有着更大带宽的无线通信链路因而在星地通信领域有很大的应用潜力。但是光波传输经过大气时,存在于大气中的湍流会引起光波的波前畸变,造成光束的扩展和漂移,导致接收平面上光强的波动。加载在光波上的信号会因光强波动而受到随机调制进而在系统中引入了大气湍流噪声,导致系统的信噪比降低,误码率增大,严重破坏自由空间光通信的性能。研究表明不同类型的光束在大气湍流中的传输特性也相应有所不同,因而有不同的抗湍流效果。本论文以具有非衍射特性的贝塞尔光束、平顶中空涡旋光束和双曲正弦高斯涡旋光束为研究对象,从光束与湍流大气的相互作用出发,对这三类光束在湍流大气中的传输特性及其作为通信链路的性能进行系统的分析,为研究可以有效减小大气湍流复杂效应的新型光束以及优化光链路上发射光束的参量从而降低光强起伏及提高空间光通信的链路性能提供依据。本论文对光束在湍流大气中传输特性的研究主要集中在属于四阶统计矩的闪烁指数,闪烁指数直接关系着光通信系统的平均信噪比和平均误码率等性能指标,因此对于光束在空间光通信中的应用来说,对其进行研究有重要的意义。在研究新型复杂光束的孔径平均闪烁指数时,采用解析解的方法会涉及到冗长的数学公式和复杂推导,使得整个计算过程极其繁琐,难以有效开展对新型光束的孔径平均闪烁指数的相关研究。为解决这一难题,本论文提出通过对大气湍流、光束在湍流大气中的传输以及部分相干光进行建模,构建一个研究光束在湍流大气中传输特性的模拟仿真平台。基于该模拟仿真平台,实现对新型光束和新型部分相干光束的孔径平均闪烁指数的计算研究,得到光束的不同参量对孔径平均闪烁指数的影响规律,为预测评估光束在大气湍流条件下作为远距离自由空间光通信系统链路的性能提供了支撑。文中完成贝塞尔光束、平顶中空涡旋光束和双曲正弦高斯涡旋光束在湍流大气中传输时的孔径平均闪烁指数计算,得到了光束的阶数、光斑形状、光束宽度、折射率结构常数和大气湍流的内、外尺度、传输距离及接收孔径尺寸等对光束孔径平均闪烁指数的影响规律。进一步研究分析将贝塞尔光束、平顶中空涡旋光束和双曲正弦高斯涡旋光束用于空间光通信时,不同的光束参量、传输距离和接收孔径尺寸对相应光束作为通信链路时系统的平均信噪比和平均误码率的影响规律。同时,在相同条件下,计算贝塞尔光束和平顶中空涡旋光束的孔径平均闪烁指数,并得到它们作为通信链路时系统的平均性噪比和平均误码率,通过计算所得到的传输特性参量和系统性能参量比较它们的抗湍流特性及其作为通信链路的性能。构建部分相干贝塞尔光束、部分相干平顶中空涡旋光束和部分相干双曲正弦高斯涡旋光束,完成这三类新型部分相干光束的孔径平均闪烁指数计算,得到相干长度、光束阶数、拓扑电荷、传输距离和接收孔径半径等对其孔径平均闪烁指数的影响规律。在此基础上,同样分析研究将这三类部分相干光束用于空间光通信时,不同的光束参量对相应光束作为通信链路时系统的平均信噪比和平均误码率的影响规律。最后,在相同条件下,进一步对比研究部分相干光束的抗湍流特性以及它们作为通信链路的性能。