由于星地之间的光通信具有独特的优点,其一直是人们所追求的目标。然而其中光束传输是以大气为信道的,光束势必受到由热传递引起的湍流大气的影响。因而如何选择合适的光束和减弱湍流大气对传输光束的影响程度是大气光通信的研究重点。拉盖尔高斯光束作为一种携带有轨道角动量的特殊光束,在各个领域的应用越来越广。特别是其轨道角动量携带的信息在理论上是无限的,可以为实现任意N-位数据传输提供载体。因此,研究湍流大气对拉盖尔高斯光束的影响将对大气光通信具有重要意义。本文的主要研究内容如下:以拉盖尔高斯光束为光源的湍流空间光传输模型的建立。首先,利用归一化拉盖尔高斯光束的正交性并采用模式分析理论和李托夫近似研究了大气湍流对拉盖尔高斯光束光子态的影响和湍流引起的光束扩展等问题。其次,采用量子力学中波函数的概念,研究了湍流大气对斜程低阶拉盖尔高斯光束单光子探测概率的影响以及纠正倾斜像差后的探测概率。在导师原有研究的基础上数值计算和分析了几种低阶像差引起拉盖尔高斯光束轨道角动量的串音。研究结果表明:1拉盖尔-高斯光束的质量因子M² = 2 P₀+|L₀|+1是调制检测模式权重的重要因子,随着光束质量因子值的增大,检测模式权重不断下降。同时, P₀参数对发射光子态权重的影响比L₀参数大,散射到L₀±ΔL的光子态的权重和近似相等。随着大气湍流强度、信道长度的增加,发射光子态权重不断下降。随大气湍流强度的增强,接收端光束的质量因子不断增大,而且质量因子和湍流强度的关系近似为线性关系。2在一定湍流强度下,探测器半径和发送机发送光子数目对探测概率起重要影响。在探测器的半径为0.2m的时候,湍流为中等强度的条件下,要想在接收面上探测到光子的概率大于0.3,我们必须发送大约66680个相同的光脉冲。同时,湍流对下行的影响对上行的影响大的多。在对大气相差中的倾斜相差纠正后,我们发现纠正后的结果好于纠正前的。而且在弱湍流的条件下纠正的效果比在强湍流条件下来的好。3大气湍流低级像差中湍流Z-倾斜所产生的串音（噪声）轨道角动量的概率最大;其次是湍流慧差;湍流像散较小而湍流散焦像差引入的串音（噪声）轨道角动量的概率为零。湍流Z-倾斜、湍流像散和湍流慧差三种像差所引起的串音（噪声）轨道角动量概率的规律基本相同,即发射拉盖尔光束参数P越大、地面湍流强度C_n²越强、信道长度Z越长、测量孔径D越大和所携带轨道角动量量子数越高,检测到的串音轨道角动量信号概率就越大。