自由空间光通信(freespace optical communication,FSO),由于光束能量密度高、指向性好、具有很高的保密性,与微波通信具有很强互补性得到广泛重视并进入实用化阶段,但是,湍流大气对激光传输特性的影响限制了FSO系统性能的提高。近些年,基于对大气湍流特性实时探测和光学系统补偿的自适应光学得到快速发展及天文、激光光束整形的领域成功应用。在大气激光通信系统中引入自适应光学技术(adaptive optics,AO)可有效抑制大气湍流影响,降低误码率提高通信性能。传统AO方法是基于哈特曼波前进行传感,成本高,系统复杂,其应用受到局限,有必要探索无波前的实用型AO方法扩大基于自适应光学的FSO应用场合。由于FSO系统中用于APT(acquisition pointing and tacking,APT)的信标光中包含大气湍流信息,研究基于信标光强度分布的相位恢复方法,对于无波前探测的自适应光学在FSO中的应用具有理论意义和实用价值。论文首先开展基于光强分布相位恢复算法的研究,光强分布迭代法(classical Gerchberg-Saxton algorithm-transport of intensity equation,GS-PTIE)是波前畸变相位恢复的有效方法。采用相位屏法模拟湍流中激光传输特性,并与GS-PTIE算法结合,系统地分析两个迭代面和三个迭代面时,在弱湍流、中湍流、强湍流下的相位恢复效果。结果表明,在弱湍流、中湍流、强湍流下使用三个迭代面GS-PTIE算法相位恢复残差分别为-0.03~0.06rad、-0.1~0.1rad、-1.16~0.85rad,恢复效果优于两个迭代面算法。论文模拟仿真相位补偿之后,远场的光强分布,以及接收机探测器上的桶中功率(power-in-bucket,PIB)对相位补偿效果进行衡量评估,结果表明在不同湍流情况下,相位补偿之后接收端的PIB相较于补偿之前明显增大。在实验室环境下,搭建两个迭代面相位恢复方法的实验系统,对空间滤波器后的球面光波场,开展基于光强传感的相位恢复方法实验研究和理论验证,多组数据分析结果表明恢复精度高,基于光强传感的相位恢复方法可行。上述理论研究与实验为基于信标光的大气湍流波前补偿提供了方法和实验依据。