本文从分析大气、海水中悬浮微粒对激光的散射和吸收特性以及激光在大气/海水界面的折射特性出发,对激光束穿过大气/海洋信道的概率密度分布特性和物理特性进行了详细的分析。利用光的物理特性和概率密度分布,自主推导出了适合蒙特卡罗模拟的数学表达形式。在界面上,海浪对光子的传输方向和能量变化有很大影响。本文基于海浪的线性叠加理论,对三维海浪的数值模拟方法进行理论分析和计算机模拟。通过Pierson-Moscowitz海浪谱求解海浪的幅值,总结了两种常用的二维海浪的模拟方法:等分频率法和等分能量法。在二维海浪模拟方法的基础上,结合小振幅水波理论和随机海浪理论,提出了两种三维海浪的数值模拟方法,即频率方向对应法和等能量分频法,并对两种方法进行分析和比较。通过理论分析和计算机仿真,提出频率方向对应法是一种更有效率的模拟三维海浪的方法。结合频率方向对应法所得的海浪模型,用蒙特卡罗模拟方法完成对激光信道的初步仿真,得到光子在从大气到海洋激光通信下行信道的空间分布特性。对激光束穿过大气/海水界面时的变化情况进行深入分析,得出光斑的能量概率密度分布,统计其数字特征。分别对三种情况下的信道进行模拟:1.相同风速、接收面在海水中不同深度处,2.不同风速、相同深度的接收面,3.相同风速、相同深度的接收面、不同的激光发射半角;并对其光斑的空间分布特征进行分析。本文把海浪的三维模拟方法应用到激光信道仿真,并分析了海浪尺寸及激光束发射半角对激光传输的影响,所做的工作对激光探测和通信方面的工程研究有现实的指导意义。