自由空间光通信拥有较高的数据速率和安全性、较低的使用成本和部署难度,是实现Gb/s级高速率、大容量通信的关键技术之一,具有研究与工程价值。然而目前激光通信系统的信息载体常选用高斯光束,在传输过程中会因衍射造成光束扩散,以致接收端光斑面积大、能量分散,若以可自聚焦的环形阵列艾里光束代替高斯光束,虽聚焦能量效果好、传能效率较高,但聚焦区域短、通信覆盖范围有限。为了兼顾激光通信系统的传能效率与通信覆盖范围,本文针对其载体信号,围绕可实现自聚焦且聚焦性能良好的新型光束,对环形阵列艾里高斯光束的构建、双环嵌套的方法及远场聚焦效果等进行了研究。主要内容与成果如下:首先,本文提出了环形阵列艾里高斯光束构形模型。该模型由多个艾里高斯光束环形排布得到,借助各子光束的自加速特性、在传输过程中均向内偏折而实现自聚焦。经仿真验证,与高斯光束相比,该光束能量密度更高,可改善能量分散问题、提升传能效率;与环形阵列艾里光束相比,该光束虽能量密度略低,但聚焦区域更广,可拥有更大的通信覆盖范围。此外,还总结了该光束各参数对焦距、聚焦区域及聚焦能量效果的影响规律,可为光束调控提供理论依据。其次,为进一步增大通信覆盖范围,本文提出了双环形阵列艾里高斯光束构形模型。该模型是在环形阵列艾里高斯光束的基础上改进了阵列结构,将单环形排布方式改进为双环形排布。通过仿真对比不同双环嵌套方式下该光束的聚焦性能,发现交叉式优于并列式,且能量密度始终高于高斯光束。在设置合适的内外环间隔时,与环形阵列艾里高斯光束相比,交叉式双环形阵列艾里高斯光束虽能量密度有损失,但拥有更广的聚焦区域,可在发射端设备不足时,快速部署覆盖范围较大的通信网络。此外,还总结了该光束聚焦区域随内外环间隔的变化规律,可为寻找聚焦区域较长的双环形光束起到缩小寻找范围和指导作用。