自由空间光通信伴随着大功率半导体激光器和高灵敏度光电探测器件的日益完善以及寻求快速、低成本的接入方式而重新兴起,它综合了光纤通信和其它无线通信方式的特点,具有宽带大容量、低成本、安装快捷、机动灵活等优点,因而在很多领域具有广阔的应用前景。本文首先分析了自由空间光通信系统结构,介绍国内外研究的新进展,并且讨论自由空间光通信系统的特点及其应用。自由空间光通信系统在传输信息时受天气影响很大,因此本文讨论了激光在大气中的传输特性,研究大气的吸收特性、散射特性和大气湍流对激光传输的影响。重点讨论激光在大气中的Rayleigh散射和Mie散射的散射特性,并综合散射和吸收共同作用对激光传输的影响。在讨论了散射特性的基础上,研究激光在大气中传输时的散射截面。讨论粒子在各种不同分布情况下激光传输的散射特性,分别推导了在稀疏分布粒子和稠密分布粒子下的近似计算方法,并给出应用条件。本文分析了随机连续介质和湍流介质对波散射的影响,分别计算不同传输距离和不同大气湍流强度下的散射光强的变化,并对计算结果进行分析,探讨由散射光建立大气传输信道的可能性。最后在给出雾中激光传输特性的前提下,建立误码率的传输模型,利用MATLAB软件模拟了误码率与能见度和消光系数的关系,从而验证雾中建立大气激光通信系统的可靠性以及对空间光通信技术的关键技术进行了展望。