水下激光通信是以海水作为介质进行信息传输的一种无线通信技术，具有通信容量大、频带宽和方向性强等优点。相对于有线通信，无线通信更依赖于信道特性。海水的湍流运动、海浪的波动及海水中的各种介质对激光的上行/下行通信系统的研究、设计和实现有着重要的意义。
　　本文主要基于无线激光通信的具体应用和需求，采用理论分析和建模仿真相结合的手段对海水湍流、海浪运动和海水的垂直衰减特性进行研究，主要工作包括：
　　（1）针对水下信道中影响光波衰减的因素，首先分析了海水的固有光学特性，包括海水中生物成分对光波的吸收和散射，然后分析了海水湍流效应，最后，利用温度、盐度和压强数据对垂直方向的折射率变化进行仿真和分析；
　　（2）将Nikishov提出的折射率功率谱密度应用到水下波结构函数中，首先对结构函数的建立进行理论分析，然后采用仿真的手段来分析湍流动能耗散率、温度和盐度等参数对湍流的影响，该研究为通信系统的设计提供了理论参考。最后，对平面波和球面波的波结构函数进行仿真和对比分析；
　　（3）海浪的随机运动会导致上行激光通信过程中接收光束的扩展，影响接收信号的质量。因此本文采用线性叠加法和等能量分频法对二维和三维的海浪波动进行模拟，并将该海浪模型与解析几何和向量代数相结合，对上行光线通过随机海面的过程进行理论分析并仿真模拟接收面的光斑；
　　（4）基于单参数（叶绿素浓度）来研究海水垂直方向的衰减特性。本文根据现有的MODIS数据建立的叶绿素浓度垂直分布模型和单参数的光谱漫射衰减系数模型，提出了一种新的垂直方向的衰减模型，并建立了位于第二岛链日本附近海域的漫射衰减系数的垂直分布。该分布与实际测量的关于叶绿素浓度垂直分布的Argo数据并结合单参数的光谱漫射衰减系数模型所建立的漫射衰减系数垂直分布进行比较，验证了该模型的可行性。