量子密码通信是一门新兴的保密通信技术。它利用量子力学的基本原理，保证了密码分发的绝对安全性，解决了在量子计算机兴起后经典密码通信所面临的危机，从而成为科学研究的热点问题。在密码分发的众多试验方案中，空间量子密码通信以其近期迅猛的发展和广阔的前景备受瞩目。本文以自由空间中量子密码分发过程和Faraday反常色散光学滤波器在此过程中的应用为研究课题，主要完成了以下几项工作：1)从密码术的基本原理出发，介绍了密码通信由经典密码向量子密码的发展，较系统阐述了量子密码通信的现行协议，基本过程和实验实现。并重点介绍了自由空间量子密码通信的发展和最新成果。2)弱场近似下Rb Faraday反常色散光学滤波器的理论计算，首次对单光子探测条件下的Rb法拉第反常色散滤波器进行实验研究。3)建立了自由空间量子密码通信的实验系统。通过计算机实现伪随机同步信号的产生，高速周期计数的计算机编程，与外部设备(声光调制器，单光子计数器)的接口，以及公共信道讨论中筛选最终密码本程序的编写。