无线光通信具有传输数据率高和保密性好等一系列优点而被广泛研究和应用。论文针对超宽视场激光链路捕获以及光脉冲传输时间抖动测量问题开展了相应的研究工作。在点对多点无线光组网的应用中，主节点需要在超宽视场范围内对用户节点进行正确捕获，以实现与不同方位用户节点之间的通信。大气湍流和背景噪声是降低超宽视场捕获性能的关键因素，如何有效地建立超宽视场捕获的机制，抑制大气湍流和背景噪声，是必须解决的技术难点。在使用光脉冲进行远程时间/频率传递的应用中，如何实现光脉冲传输时间抖动的高精度测量十分关键。论文首次提出广角透镜阵列实现超宽视场的捕获方案，对该方案进行了分析论证并给出了关键参数设计。此外，论文分析了光脉冲在大气湍流中传输特性，并建立一种测量光脉冲传输时间抖动的光学方案，该方案利用偏振方向垂直的两个光脉冲在第Ⅱ类相位匹配倍频晶体中的群速度差，实现脉冲传输时间抖动的高精度测量。　　 论文提出的广角透镜阵列捕获新方案采用阵列结构获得超宽视场，实现对大气湍流和背景噪声的有效抑制。阵列的各捕获单元由广角透镜、滤光器和CCD探测器组成，由N个单元组成子阵列捕获同一视场范围内的信标光束，而M个子阵列按不同方向排列形成超宽视场。广角阵列采用众多子阵列结构，通过多个子阵列共同分担整个大视场，既实现了超宽视场捕获，又减小了子阵列接收的背景噪声。而且采用广角透镜，相比之前方案使用的鱼眼透镜，减少了光学畸变效应的影响。捕获新方案采用多子阵列结构，设计阵列参数使大气湍流引起的光功率起伏互不相关。子阵列中各单元输出进行合并时，可有效降低大气湍流及背景噪声的影响，提高捕获性能。论文给出了捕获新方案的设计原则，并从检测概率和光斑定位误差两方面出发，进行了方案的理论分析和论证，以指导超宽视场捕获系统在实际光链路参数下的设计。在大气湍流和背景噪声环境下，对阵列的长期平均检测概率和光斑定位精度进行数学分析。设计阵列参数M=2（子阵列数目）和N=2（子阵列中单元数目），选择有代表性的光链路参数，理论分析结果表明，系统检测概率可达99.9％；质心定位过程中选择合适的像素窗口大小时，光斑定位精度可达到亚像素量级。　　 无线光链路成功建立后，可以在主节点和用户节点之间讲行信息传输。论文从双频互相干函数出发，研究了大气湍流中的光脉冲传输特性。大气湍流中的脉冲展宽和到达时间起伏效应，使得传输的光脉冲序列产生时间抖动。论文建立了一种使用两个第Ⅱ类相位匹配倍频晶体进行时间抖动测量的光学方案，其测量原理是基于两个偏振方向垂直的光脉冲在晶体中的群速度差。论文从光脉冲的非线性耦合波动方程出发，推导出光脉冲抖动测量的输出表达式，并分析了时间抖动的测量性能。理论计算和分析结果表明，该测量方案的灵敏度和动态范围取决于脉冲宽度，倍频晶体长度和两基频脉冲在晶体中的群速度之差，其测量动态范围受限于脉冲宽度量级。与传统的射频测量方案相比，该方案具有较高的灵敏度和时间分辨率，可抑制幅度起伏对时间抖动测量的影响。