自由空间光通信(FSO)由于通信容量大、速率高、保密性强等优势成为通信领域的研究热点和前沿。FSO是以激光为载体在大气信道中进行信息的传递,因而会受到大气湍流的影响。为了减小大气湍流引起的通信性能的降低,开展大气湍流下FSO系统的自适应光学补偿方法研究,对FSO系统性能改善与提高具有理论意义和实用价值。本文在自适应光学原理、湍流中激光传输特性研究基础上开展了基于无波前探测的自适应光学原理对FSO系统通信性能的改善研究。探讨了无波前探测的自适应光学工作原理及系统模型,重点讨论了差分进化(DE)、随机并行梯度下降(SPGD)和模拟退火(SA)算法应用原理,通过对不同均方根相位的校正,验证了三种算法对畸变波前校正均具有良好的效果。分析了大气信道对激光传输特性的影响,利用Zernike多项式展开法和功率谱反演法产生了Kolmogorov谱下不同强度的大气湍流相位屏,并对经过湍流传输后的光束远场光强分布进行了仿真计算。由于无波前探测的自适应光学无需波前探测且不受光强闪烁效应的限制,将该原理应用于FSO系统对湍流引起的光束波前畸变进行补偿,数值模拟了基于DE、SPGD和SA算法的无波前探测自适应光学原理在FSO系统中的应用过程。分别讨论了DE、SPGD和SA算法中各参数对算法收敛速度及收敛极值的影响,根据校正后光束斯特列尔比的变化规律给出了参数合适的取值范围。将三种算法参数调至合适数值后,在得出不同湍流强度下无波前探测自适应光学应用前后接收端光功率基础上,对比分析了系统误码率及光强闪烁指数的变化。结果表明:基于三种优化算法的无波前探测自适应光学原理都可增加FSO系统接收端光功率,进而提高系统耦合效率及信噪比,在与理想光强比值为0.008的噪声环境下,系统误码率可降低至610?以下,但对由小尺度湍流引起的光强闪烁效应未能起到改善效果。通过对三种算法在运行速度、校正效果上进行比较,发现DE算法在强湍流下校正效果最优,但需要的迭代次数最多,在较强湍流影响下SA比SPGD算法校正效果好,所需迭代次数比SPGD算法多。因此在实际应用中,应综合系统在收敛速度、校正效果等方面的需求选择合适的算法进行性能优化。