大气光学湍流是指大气密度变化引起的折射率随机起伏，它具有复杂的时空特性。大气光学湍流影响光波在湍流大气中的传播，破坏光的相干性，引起光强的随机起伏、传播方向的随机漂移、能量的重新分布等，对地球大气中的光电工程造成不利影响。确切了解大气光学湍流的时空结构特性对大气湍流研究、湍流大气中的光传播研究及其光电工程应用具有重要的学术意义和应用价值。　　对大气折射率起伏进行空间多点同步测量，较之传统的在泰勒冻结湍流假定下的单点测量方法具有多方面的优越性。利用中科院安光所自主研制的高精度光纤湍流测量系统，对合肥地区近地面和南印度洋远海区域近海面的大气光学湍流进行了测量研究，获得了两种地区大气光学湍流的空间结构统计特征、奇异性和间歇性特征，得到了湍流外尺度和湍流谱标度指数的概率密度函数。主要结果如下:　　(1)以折射率起伏方差为表征的近地面大气光学湍流强度呈现出传统的“墨西哥帽”式的变化趋势，即中午前后湍流较强，夜间较弱，并分别在早晚出现湍流的“啭换时刻”。而近海面的湍流强度没有明显的日变化趋势，湍流强度偏弱。　　(2)通过传感器阵列测量获得了归一化湍流空间相关函数。对空间相关函数典型形态的统计分析表明:近地面大气湍流符合各向同性湍流理论模型的约占60％;远海近海面大气光学湍流空间相关函数的表现形式和出现的概率较为接近近地面的结果。　　(3)通过对四种含有外尺度参数的湍流空间相关函数模型的对比分析，采用了Von-Karman模型进行拟合，获得了近地面及远海近海面大气湍流外尺度的概率密度特征;研究了与空间相关函数有直接关系的其他两种湍涡尺度。发现:近地面大气湍流外尺度与湍流强度的相关度高达80％，而在远海近海面不存在这样的相关性。　　(4)得到了近地面及远海近海面大气湍流功率谱标度指数的日变化特征及其概率密度函数。对于测量结果而言，湍流谱均在一定程度上偏离了-5/3幂律，即通常所谓的非Kolmogorov湍流;谱标度指数的概率密度近似符合高斯分布，且湍流强度越大，湍流谱标度指数的绝对值越大。　　(5)分别采用单标度分形算法和多标度分形算法计算了近地面大气光学湍流的分形维数，得到了湍流间歇性因子的日变化特征。采用单标度分型算法和多标度分形算法得到的湍流分形维数的均值比较一致，但多标度分形算法所得的分形维数的日变化更剧烈。通过多标度分形算法得到的湍流间歇性参量的变化范围在0.1至0.35之间，均值约为0.125。