大气对所有在其中传输的光波和光学过程都有着重要的影响，使在其中传输的光波的性能显著地变坏。而自适应光学技术是目前实际上可用的可以明显改善在大气中传输的光波性能的主要手段。光波大气传输及其自适应光学相位校正技术在高分辨率地基天文成像观测、大气激光通信、激光雷达和激光能量传输等民用和军用系统中都有非常广泛的应用，具有重要的学术研究价值和工程应用价值。本文通过数值模拟研究和理论分析，对光波大气传输及其自适应光学相位校正中的几个基本问题作了细致而深入的研究。主要分为两大部分，一是光波大气传输及其自适应光学相位校正的数值模拟研究，这包含矩形相位屏的产生和使用、相位屏的插值方法以及同时包含稳态热晕效应和湍流效应的激光大气传输及其动态自适应光学相位校正的数值模拟研究；另一部分是大气湍流对激光通信系统性能的影响及其自适应光学相位校正技术对通信性能的改善。取得的主要研究成果体现在以下几个方面：　　 ⑴基于大气湍流所引起的畸变波前的分形特征，提出了一种矩形相位屏的产生方法，并将所产生相屏的相位结构函数计算值与理论值进行了比较。结果表明，无论是在低频区域还是在高频区域，相屏的空间和时间统计特性与理论结果都能得到较好的相符。从计算效率角度考虑，基于分形理论产生矩形相位屏的方法所需的计算量和占用计算机资源均较少。与现有的方法相比，我们所提出的方法的模拟精度及计算效率都具有明显的优势。我们也首次将这种方法产生的矩形相位屏用于实际的光波大气传输和自适应光学相位校正的数值模拟研究中。　　 ⑵针对在实际应用中由于湍流相位屏与传输光场相互错位导致传输光场无法获取其相位扰动量的问题，提出了一种恰当、实用的相位屏统计插值方法。并就相位结构函数，将它们与现在通常采用的线性插值作了对比，随后在光波传输及自适应光学相位校正的数值计算中进一步比较、评估两种插值法对最终计算结果的影响。结果表明，在与相位结构函数准确值的对比上，统计插值方法比线性插值方法更为准确；从传输计算结果来看，统计插值所得到的结果比线性插值所得到的结果更接近真实值。线性插值的计算结果与统计插值的计算结果有一定的区别。开环条件下，二者相差较小；而闭环条件下，二者相差较大；另外，二维统计插值结果与双线性插值结果的差别比一维情况下的差别更大。　　 ⑶建立了包含稳态热晕效应和湍流效应的动态自适应光学相位校正的数值模型，并将其添加到原有的只包括湍流效应的激光大气传输及其自适应光学相位补偿的仿真计算程序中，初步建立了较为完整的同时包含湍流效应和稳态热晕效应的激光大气传输及其动态的自适应光学相位补偿的数值模拟程序。并对一些实际场景进行仿真计算，考察纯湍流、纯热晕以及湍流热晕相互作用对激光传输及其包含动态控制过程的自适应光学相位校正的影响。　　 ⑷通过改进文献中的使用固定阈值的开关键控(OOK)调制的不足，基于对数正态模型的光强起伏概率分布，本文首次比较了副载波二进制相移键控(BPSK)调制方式与采用最优阈值的OOK调制方式的误码特性；并进而考察自适应光学相位校正技术在改善这两种调制方式的误码特性方面所起的作用。其次，我们进一步将我们的研究内容推广到更普遍的条件下，即采用能较准确的描述弱、中、较强湍流条件下光强起伏特征的Gamma-Gamma概率分布模型而非仅适用于较弱湍流条件下的对数正态分布模型，推导了副载波BPSK和OOK两种调制方式下的系统误码率表达式；在此基础上，进而研究了大气湍流效应对系统误码率的影响以及自适应光学相位校正技术对系统误码率的改善，并比较了两种调制方式的误码特性。最后，针对星地间激光通信链路，分析了链路特征、接收口径尺寸、通信波长和天顶角等因素对系统误码率的影响。这两个方面的工作都是对已有文献研究内容的进一步拓展和完善，研究结果为自适应光学技术在大气激光通信系统中的进一步研究及应用提供了理论依据。　　 ⑸基于模式法相位校正概念考察了自适应光学技术在改善光通信系统中另一个重要的性能参数光纤耦合效率方面所起的作用；同时也将自适应光学技术与相干光纤阵列作了比较。并提出一种混合技术即同时使用自适应光学技术和相干光纤阵列来提高光纤耦合效率。