目前，大气湍流是自由空间光通信所面临的一个重要难题。当激光通过大气层传输时，就必须要考虑其引起的附加效应，尤其是大气层产生的附加空间损耗和可能的光束畸变，这些都会严重影响系统信标光的定位和信号光的接收，从而对瞄准捕获与追踪(APT)系统以及信号接收系统产生难以预测的影响，直接关系到整个卫星通信系统的通信质量。大气对光通信的影响包括大气衰减和湍流效应，而湍流效应又包括光束扩展、光强闪烁、光束漂移以及到达角起伏等等。基于Rytov方法及Markov近似理论，本文以星地光通信为研究背景，从高斯光在湍流大气中传播的基本理论出发，建立了考虑湍流内、外尺度因素的高斯光闪烁模型和光束漂移模型，并通过数值分析及仿真，研究了各种参量对光束闪烁指数和光束漂移量的影响。本文还在各种模型分析研究的基础之上，分别给出了上下行链路接收端光斑的光强分布模型，并通过计算仿真，得到不同湍流强度下由CCD重心算法计算出的光斑定位位置与光斑实际位置的误差，从而进一步讨论了在强湍流区域内CCD重心模型是否仍适用于光斑定位的问题。鉴于大气湍流效应对光通信具有不可忽视的影响，本文从激光参数、调制方式这两个角度出发，分析了两种提高系统性能的方案，直接建立了光束发射功率与系统误码率的关系模型，并通过详细的理论研究和仿真比较，肯定了这两种方案在改善系统性能方面的可行性。