随着自适应光学技术的发展，激光导星钠信标日益受到人们的重视。由于激光导星钠信标光的大气传输特性直接影响其应用效果，本文根据激光导星钠信标产生的机理，系统地研究了与激光钠信标有关的三个过程:导星激光在大气中的上行传输、导星激光与钠层的作用以及钠信标光在大气中的下行传输;针对激光导星钠信标的亮度、闪烁与光斑特性重点探讨了大气湍流对激光导星钠信标的影响。研究的主要内容和成果包括以下几个方面:　　1.研究了导星激光在大气中上行传输过程，大气吸收与散射造成的激光传输能量的衰减，重点考虑了大气湍流的相位调制作用，分析了激光大气传输的光强起伏、光斑漂移和光束扩展，探讨了湍流大气中的成像。研究发现大气中间层导星激光光场呈现随机分布，分布特征与激光发射口径和光束质量因子有关。　　2.以后向回波光子数为参量研究了激光钠信标的亮度特性。当激光传播到大气中间层钠层时，激光与钠原子的相互作用受到地磁场、反冲、下泵浦以及钠原子碰撞的影响。钠原子碰撞对钠信标回波光子数有积极影响，地磁场、反冲和下泵浦效应导致钠原子的激发态概率下降，自发辐射速率降低，从而大大限制了钠信标回波光子数的增长。采用再泵浦的方法能够增加钠信标平均回波光子通量。为了描述窄带和宽带激光与钠原子作用的反冲和下泵浦效应，本文建立了唯象的物理模型，采用数值计算和数值拟合的方法得到了钠原子的自发辐射速率。在考虑多种因素影响钠信标回波光子数的基础上，得到了计算长脉冲激光激发钠信标回波光子数的新的表达式。除此之外，激光的光谱结构也能够影响钠信标的回波光子数。在相同的条件下，一种3模窄带长脉冲激光激发的钠信标回波光子数比窄带单模的激光提高约30％。通过研究三种大气湍流模式下宏-微脉冲激光激发钠信标回波光子数的计算，提出了一种估算未知大气相干长度情况下钠信标回波光子数的方法。数值模拟的结果表明在HV5/7大气湍流模式下含有再泵浦能量(q=16％)的激光激发的钠信标回波光子数是无再泵能量激光的1.74倍，在Greenwood大气湍流模式下为2.22倍。　　3.研究了激光钠信标的闪烁特性（回波光子数在接收面上的随机起伏）和光斑漂移特性。当采用连续激光激发钠信标时，钠信标回波光子数的起伏方差随大气湍流的增强而增大;而含有再泵浦能量的激光激发的钠信标的归一化起伏方差会大为减小。激光钠信标的光斑漂移与激发激光的光斑漂移有所不同。当连续激光和长脉冲激光激发钠信标时，两者的漂移方差一般不具有一致性，而呈现非线性关系。由于宏-微脉冲激光激发钠信标的激发态概率与激光光强近似成正比例关系，两者的漂移方差近似相等。通过比较研究发现，含有再泵浦能量的激光激发钠信标能够减小漂移方差。激光钠信标的光斑大小随大气湍流强度和发射口径而变化，激光激发的钠信标平均有效半径一般比激光的平均有效半径要大，并且两者的差值随大气湍流的增强而增大，数值模拟发现20W连续激光在发射口径15-25cm附近激光钠信标的平均有效半径出现最小值。　　4.根据非相干光成像的理论模型，模拟了不同大气湍流模式下激光钠信标在像平面上的短曝光成像。发现激光钠信标成像的锐度和峰值斯特涅尔比随大气湍流的增强而下降，锐度半径随大气湍流的增强而增大。研究结果显示，改变望远镜的口径能够影响激光钠信标成像的光学质量，把激光钠信标看做点光源成像与扩展光源成像存在很大的差异。在钠信标共轴成像的基础上进一步模拟了钠信标的离轴成像，数值模拟结果显示钠信标离轴成像将会沿一维方向拉长。