自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSO)是基于大气传输和激光调制的一种通信技术。自由空间光通信和无线电射频通信技术(Radio Frequency,简称RF)相比,具有更大的带宽和研究潜力。另一方面,光束在空间传播中,受到气流扰动等影响,自然携带了环境的实时变化信息。但传统的FSO系统只具备基本的通信功能,因此,有必要研制一种系统,能够在实现空间光通信的基础上,以很小的代价实现对环境扰动的实时检测。基于此目的,本文研制了自由空间光通信和大气信道扰动监测系统研究。该系统能够实现1550 nm处的自由空间光通信,且利用气流对信标光绿光光斑的扰动,实现对气流扰动强度的快速表征。具体的,空间光通信子系统基于现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的同步或异步传输收发协议。同步收发实验适用于对于链路初步拉通的验证阶段,实际传输具有一定局限性。实际最终采用了异步收发机制并使用了数字锁相环改良了该方案,并且附带ARM芯片成功传输了图片文件。同时,本文提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络的光路气流扰动研究方案。利用卷积神经网络对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习,得到光束传播路径上的气流扰动规律。实验表明,训练后得到的评估参数与光路中的气流扰动(风速)具有强相关性。最后针对全文做出总结,阐述了本篇论文中的创新点以及可以进一步改善的方向。本论文总体上在实现了基本空间光通信的基础上,利用光斑畸变和卷积神经网络实现了对光路中气流扰动的快速检测。该技术可应用于未来空间光通信组网中,实现对环境变化的实时监控。