随着激光技术的发展，水下无线光通信技术近年来成为研究的热点。它具有传输延迟小、传输数据量大，受环境影响低等优点，在水下对潜通信、海洋环境监测、水下无人机等多方面发挥重要的作用。由于海水介质吸收和散射的影响以及海水通信信道的随机多变，水下传输的光信号衰减严重，严重影响了光信号的接收，因此无线光通信系统多采用反射式结构的光学接收系统以增加光通信距离及减少误码率。但是反射式光学天线存在体积重量大、结构复杂、造价高等问题。本文提出了以菲涅尔透镜作为水下光通信系统的接收天线方案。理论分析、设计了菲涅尔透镜，并仿真了透镜接收水下激光信号的聚焦光斑参数，实验测量结果与理论分析一致。研究结果表明：菲涅尔透镜做为水下光通信系统接收天线具有面积大、焦距短、厚度薄、质量轻、成本低等优点。论文的主要研究内容如下：论文首先研究了海水通信信道的特性，理论分析了海水中各成分的吸收和散射特性，根据经验模型拟合其特性曲线，并且在光学仿真软件Lighttools中模拟了海水的Mie（米氏）散射特性；根据水下光通信光学接收系统的要求及菲涅尔透镜的通用设计公式设计了菲涅尔透镜，并计算得到该菲涅尔透镜各环带的楞元顶角参数。为进一步聚焦光斑，设计了光锥形二次聚光器，并对聚光效果进行了分析；根据设计参数采用三维制图软件Solidworks建立菲涅尔透镜模型，将菲涅尔透镜模型导入到Lighttools中，模拟菲涅尔透镜对太阳光及单色光的聚焦能力，分析了菲涅尔透镜的色差；在Lighttools中建立海水散射体模型模拟了532nm激光在海水中传输产生的散射光的聚焦情况。根据菲涅尔透镜的结构特点及模拟的散射结果，分析了菲涅尔透镜的光损失机理和影响水下无线光通信接收端聚光器光学效率的因素。分别在实验室内水槽和威海近海海域采用菲涅尔透镜进行了水下光传输接收实验研究，测量了光在不同传输距离时的接收光斑，并对接收光进行了三维能量分析，实验结果与理论分析一致，验证了菲涅尔透镜做为水下光通信系统接收天线的可行性。