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轨道角动量光束，也称OAM（Orbital Angular Momenment）光束，也称涡旋光(Vortex Beams)，由于其携带轨道角动量，所以具有独特的中空环状光强分布和螺旋相位波前。近年来，由于OAM光束具有提高通信系统的传输容量和频谱效率的潜在能力，因此受到许多学者们的青睐。但对基于OAM光束的自由空间光（FSO）通信链路来说，远距离传输信息需要克服的一个关键问题便是大气湍流会扭曲OAM光束的螺旋相位波前，导致OAM在接收端产生信道串扰（Channel Crosstalk），接收功率降低，降低通信性能。本文以此为背景，先研究了像差对于OAM光束远场传输光强的影响，然后仿真分析了在弱、中等、强的大气湍流条件下OAM光束的传输特性，最后针对大气湍流引起的OAM光波前畸变，利用光学自适应补偿技术加以恢复。本文主要工作如下： (1)本文首先做了关于初级像差的基础研究，为了和高斯光束受像差影响做比较，先仿真了五种经典的初级像差对于高斯光束的影响，然后把高斯光束换成OAM光束，分析了五种像差对于OAM光束的影响，并挑出对OAM光束有明显影响的慧差和像散做了进一步详细分析。 (2)为验证自适应补偿方案的补偿效果，首先要使OAM束经过大气湍流的传输。所以我们基于Kolmogorov大气湍流理论及其统计特性，利用Zernike多项式建立了大气湍流随机相位屏，基于多相位屏法仿真分析了OAM光束在水平大气中的传输特性，最后引入螺旋谱来评估OAM光束的模式纯度。 (3)仿真了拓扑荷为+1~+5模式的OAM光束的二维复用，发现其复用后的光强“旁瓣”满足：“旁瓣”数=拓扑荷差值。 (4)设计了一种基于预补偿方法和GS相位恢复算法的自适应补偿方案，用Zernike多项式建立大气湍流相位屏，并对单一模式和双OAM复用模式进行大气传输的仿真分析，结果表明该方法对接收端模式纯度的提升有一定改善。