光束大气传输时会受到大气湍流的影响。自适应光学(AO)技术能够对大气湍流扰动进行实时探测和校正，但校正效果会受到大气湍流非等晕和湍流畸变波前探测误差的影响。针对大气湍流非等晕性问题，国内外学者已开展了大量的研究工作，但大多是针对天文观测应用的。　　激光传输系统的目的是把激光能量以最大集中度传送到目标上，便于目标使用。为了最大限度的提高激光系统的传输能力，自适应光学系统不仅要对目标成像进行校正，获得目标高清晰度的成像图，以保障对目标的高精度稳定跟踪和瞄准，还需对激光传输进行校正，提高其传输到目标处的光斑集中度。因此激光传输系统中大气湍流非等晕特性、自适应光学系统的设计、信标体制的优化选择等相关问题远比天文观测系统中复杂的多。　　为了深入认识激光传输系统中大气湍流各种类型非等晕误差特性及其对自适应光学校正效果的影响，实现激光传输系统中自适应光学系统与信标体制的优化设计，最大限度的提高激光系统的传送能力，本文针对有限距离高速运动目标的激光能量传送问题，对多种类型大气湍流非等晕误差特性进行了理论研究，并结合人造信标实验，对非等晕误差理论模型进行了验证，为研究激光大气传输时湍流非等晕的相关问题奠定了理论基础。　　另外，激光大气传输时，不仅受到大气湍流效应的影响，也会受到大气热晕效应的影响。为了对激光传输系统中大气热晕效应进行判断，为热晕与湍流效应同时存在时自适应光学系统的信标体制的合理设计提供理论支撑，本文还对典型场景下大气热晕效应及其非等晕特性进行了仿真研究。　　通常情况下，激光传输系统大多针对的是有限距离高速运动的目标。由于目标运动速度较快，传输光路上相对风速较大，大气湍流Greenwood频率较高，因此AO系统采样频率的要求也较高，人造信标激光必须采用高重频、短脉冲技术。受限于目前激光技术与探测能力，与天文观测相比，人造信标回光强度较低。目前针对人造信标场景下光子量级回光强度的波面探测误差的研究还未见报道。本文以人造信标技术为牵引，也对低信噪比条件下波面探测误差与信噪比的关系进行了研究。　　主要研究工作及结论如下:　　1.基于空间谱滤波技术，对有限距离高速运动目标进行激光传输时大气湍流的非等晕特性进行了研究，建立了各种类型非等晕误差的普适性模型，推导给出了角度非等晕、聚焦非等晕、信标扩展非等晕、聚焦与角度耦合非等晕、聚焦与扩展耦合非等晕等的理论解析式，给出了各种类型非等晕误差中不同Zernike模式分量的理论解析式，结合人造瑞利信标与人造钠信标非等晕误差测量实验，对理论模型进行了验证，模型正确可靠，为研究激光大气传输时湍流非等晕的相关问题奠定了理论基础。　　2.基于典型的大气湍流廓线，参考激光传输系统中自适应光学校正的工作模式，对多种类型非等晕误差及其不同Zernike模式分量的特性进行了研究。　　(1)角度非等晕方差中，平移项权重最大。在激光传输系统中，角度非等晕误差中只关注倾斜和离焦项分量，因此等晕角的限定条件比天文学上常规等晕角定义的限定条件宽松的多。理论推导给出了倾斜与离焦等晕角的近似解析式。聚焦非等晕方差中，仅关注离焦以上高阶项差。理论推导给出了大气湍流离焦以上高阶项差的等效接收口径的近似解析式。这些解析式为实际工程应用中非等晕特性的快速判断提供了有效手段。　　(2)聚焦非等晕与角度非等晕同时存在时，人造信标的选择并非越高越好。因此实际系统中，采用人造信标对目标成像进行校正时，需结合应用目的及具体情况进行人造信标高度的合理选择;大气湍流纯信标扩展非等晕总方差约是相同量级偏置角的纯角度非等晕方差的2.2％，因此实际工程应用中，可忽略信标扩展非等晕误差的影响。　　3.为了对激光传输系统中大气热晕效应进行判断，并合理设计热晕与湍流效应同时存在时自适应光学系统的信标体制，对典型场景下大气热晕效应及其自适应光学校正进行了仿真研究。典型AO系统对大气热晕有明显校正效果，且大气热晕的等晕区域较大，信标偏置±50μrad对校正效果影响不明显，因此实际系统应用时，信标提前角的设置应以湍流校正最优为基准。　　4.以人造信标技术为牵引，基于人造钠信标实验状态和结果，建立了HS传感器噪声特性的仿真模型，对不同性能参数的HS系统在不同信标回光信噪比条件下波面探测误差进行了仿真研究，给出了波面探测误差与信标回光信噪比的拟合关系式，为实际人造信标应用中低信噪比条件下波面探测误差的快速评估提供了有效工具。