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相比于传统的微波通信，空间光通信在军事领域以其高保密性、抗电磁干扰等特点有着不可比拟且不可替代的优势;在民用领域以其大通信容量、高码率、无需频率使用许可等特点可解决用户与骨干网之间的链接瓶颈。然而空间光通信的性能受到传输信道的影响，且较难实现空间光通信的高速高灵敏度探测，因此，研究大气信道中大气效应对空间光通信的影响，降低传输过程中的损耗，提高空间光通信链路的性能具有重要的现实意义。本文重点进行了基于强度调制/直接检测(IM/DD)的空间光通信系统研究。主要工作如下: (1)研究了大气效应对空间光通信链路的影响机理。首先理论上分析了几种常见的大气效应，及其对空间光通信系统的影响;然后通过长时间大气监测与空间光通信链路实验，研究了大气湍流和大气能见度对空间光通信链路的影响。 (2)研究了多模光纤与单模光纤的耦合问题。对多模-单模光纤耦合提出了各种方法，进行了模拟仿真和实验验证，以期获得满足工程要求的多模-单模光纤耦合器。 (3)对光接收机系统进行了优化设计。分别从光放大器的电路结构上进行了优化，以降低EDFA的噪声系数;接收机使用了可调光滤波器以降低噪声，提高信噪比;同时优化APD的工作偏置电压和温度，以保证APD处于最佳工作状态。