自由空间光（Free space optical,FSO）通信又称大气无线光通信,具有传输速率高、灵活性强、无需频率申请等优点。然而,大气湍流效应会严重损害FSO通信系统的性能,降低FSO通信系统的可靠性。同时,当系统存在外部窃听用户时,由于光束半径的扩展,FSO通信系统的物理层存在安全隐患。为了同时提高FSO系统的物理层安全性与可靠性,本文采用光码分多址（Optical Code Division Multiple Access,OCDMA）技术,研究基于时间分集的FSO/CDMA搭线信道。主要研究内容如下:1)建立了基于时间分集的FSO/CDMA搭线信道模型,利用雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode,APD）光子计数模型,考虑了大气湍流、APD噪声、背景光噪声和不同延时对系统可靠性的影响,基于二进制非对称信道模型,利用保密容量评估了时间分集FSO/CDMA搭线信道的物理层安全。对合法用户和窃听用户的误码率性能进行了数值分析讨论和Opti System仿真,并通过二者的误码率进一步计算得到了系统的保密容量。结果表明,通过设置适当的延时,可以有效地提高时间分集FSO/CDMA系统的误码率性能。随着分集数的增加,FSO/CDMA搭线信道的误码率性能和安全性能都得到了提高。然而,系统的复杂度会随着分集数的增加而增加。同时,随着分集数的增加,因为码字容量的约束导致用户数量受到限制。因此,在设计时间分集FSO/CDMA系统时,应综合考量选择一个折中方案。2)首次设计并实现了10Gb/s的基于时间分集FSO/CDMA搭线信道实验系统,深入探究了在强湍流与弱湍流下系统的可靠性与安全性。其中,二维光编/解码器由波长选择开关（Wavelength Selective Switches,WSS）和光纤延时线（Optical Delay Line,ODL）构成,一维光编/解码器由耦合器和可调光纤延时线构成。首先测量在背靠背情况下时间分集系统与未分集系统的眼图和误码率,通过比较二者的性能,量化分析由于多址干扰产生的影响。进而比较在不同湍流情况下,采用时间分集和不采用时间分集对系统可靠性产生的影响,并且还比较了时间分集下两个编码信号之间的延时对系统可靠性的影响。另一方面,测量窃听用户的误码率和眼图,并通过二进制对称信道得到了系统的保密容量,定量的分析了时间分集对系统安全性的影响。结果表明,采用时间分集不仅可以提高FSO/CDMA通信系统的可靠性,而且还可以提高FSO/CDMA通信系统的物理层安全性。