空间激光通信具有通信速率高、保密性好、安全性好、抗干扰能力强、抗截获能力强的突出特点,在未来空天地一体化网络中占有重要地位,不但可以应用在星间、星地等骨干网、中继网络中,还可在地面“最后一公里”通信、5G网络基站间通信、江河岸间通信、抗震减灾通信、电力通信、应急通信、光纤接入网等领域广泛应用。当空间激光通信系统在大气环境中使用时,大气的吸收、散射和湍流等现象将对激光通信系统性能产生影响,尤其是大气湍流引起的光强闪烁、光斑扩展和光束漂移等效应制约通信系统性能提高,将引起探测灵敏度下降、误码率升高、中断概率增加、通信距离变短、系统容量降低、光纤耦合效率下降等系列反应。从提高大气空间激光通信系统性能方面考虑,开展光信息的接收与处理技术研究,所完成的主要研究内容包含以下几个方面:（1）针对大气信道对激光通信系统性能的影响,分析了吸收、散射和湍流等光学特性,仿真了雨、雪、雾等不同天气条件对激光传输的衰减影响,并从通信误码率、平均信道容量、中断概率等方面重点研究湍流闪烁对激光通信系统的影响。同时,提出了一种湍流闪烁指数实时测量方法,可以在不影响通信的同时完成湍流信道参数测量,为实时抗湍流衰落技术的研究提供参考与依据。（2）建立了“章动耦合+增益调控+信道编码”的复合级联方式完成光信息接收与处理,构建了系统模型,以动态湍流实时信息作为反馈控制量实现探测增益、信道编码参量的动态调整,提高湍流信道下系统接收性能。首先,针对大气湍流影响光束抖动导致空间光到单模光纤耦合效率降低的问题,提出了基于能量加权的激光章动耦合算法。通过对耦合进单模光纤能量的矢量加权解算光斑的偏离方向,根据章动单圈耦合能量的标准差系数自动调节收敛步长,利用快速反射镜对光纤与光斑中心的偏移量进行实时主动补偿。仿真分析了章动光斑大小、章动扫描半径、章动扫描采样点数等因素对耦合效率的影响,同时仿真了大气湍流下激光通信系统参数对光纤耦合效率的影响。并搭建了实验系统测试了基于能量加权的激光章动耦合算法在不同扰动情况下的耦合性能。实验结果表明,该算法能够实现信号光束对单模光纤位置的主动扫描、捕获及对准,在1mrad扰动情况下耦合效率达到63%。然后,针对大气湍流闪烁效应导致探测信号随机抖动和数据判决解调错误的现象,提出了雪崩光电探测器（APD,avalanche photodetector）增益因子闭环调控的大气湍流衰落实时对抗技术。根据实时测量的湍流闪烁指数作为反馈量,建立闪烁指数与增益因子之间函数转换关系,设计了探测器增益因子随湍流强弱实时调控的通信接收系统。同时,开展了中、弱湍流衰落信道下,1km和6.5km通信距离、2.5Gbps通信速率的激光通信试验,验证了APD增益闭环调控方法对中、弱湍流的能量衰落有明显的改善作用,试验结果表明该方法有效改善了通信系统误码率两个数量级以上,提高了大气湍流信道下激光通信系统的稳定性和可靠性。最后,针对大气湍流衰落导致激光通信系统通信数据传输性能下降的影响,研究了适用不同大气湍流强度的自适应编码方案。根据对不同信道编码性能的仿真分析,选择LDPC编码进行自适应编码方案的设计。同时,仿真了迭代次数、量化位宽和归一化因子等参数对LDPC译码性能的影响。针对不同码率下LDPC编码展现出的不同编码性能,研究了能够适用于大气湍流信道的LDPC速率兼容的编译码算法。根据双向大气信道互易性原理,建立了基于信噪比估计的大气湍流信道LDPC码率自适应编码技术,并通过蒙特卡洛方法对自适应编码性能进行仿真,结果表明,自适应信道的LDPC编码在弱湍流下对通信差错性能的改善比较明显,对中强湍流改善并不明显。（3）在近地面大气信道下开展了飞艇-飞艇、飞艇-地面间激光通信应用试验,测量了湍流廓线、通信性能、平台适应性等参数。通过试验验证了上行与下行湍流信道差异,为大气激光通信系统的设计与发展提供理论支撑。同时,验证了基于测量湍流信道闪烁指数作为反馈量实时调整的激光通信系统接收性能,在飞艇飞行高度1km,通信距离12km的条件下,实现了通信速率2.5Gbps、误码率1E-7数量级的通信指标,并根据此试验结果进行5G核心网络传输试验。本文的研究成果对大气湍流下激光通信系统的设计和大气激光通信系统的发展具有重要的参考价值。