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与传统的自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信相比,基于轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的自由空间光通信可以实现高安全性、高频谱效率、大容量的传输,很大程度上解决了目前频谱资源有限的情况下提升信道容量和频谱效率的问题。然而在实际传输过程中,大气湍流的存在明显地降低了基于OAM的自由空间光通信系统的性能,比如导致OAM模式间的串扰、系统容量下降、误码等问题。因此,研究大气湍流对携带轨道角动量的光束在自由空间中传输特性的影响,对于提升自由空间光通信系统性能具有重要的参考价值和现实意义。本论文以减轻大气湍流的影响为目标,采用数值模拟方法主要研究了携带OAM的部分相干贝塞尔高斯(Bessel–Gaussian,BG)光束在各向异性非柯尔莫哥洛夫(non-Kolmogorov)大气湍流中的传输特性。因为与目前常用的携带OAM的拉盖尔高斯光束相比,部分相干贝塞尔高斯(Bessel–Gaussian,BG)光束具有非衍射性和自愈特性而且还具有更多可调节的光源参数,可以减轻大气湍流的影响,因此本论文选择部分相干BG光束作为传输光源。另外,采用各向异性非柯尔莫哥洛夫(non-Kolmogorov)大气湍流谱作为湍流模型,因为它考虑了实际大气湍流的各向异性和非柯尔莫哥洛夫特性,更能准确地描述实际的自由空间光通信链路。本论文主要的研究工作如下:(1)基于Rytov近似理论和各向异性非柯尔莫哥洛夫大气湍流模型,得出了部分相干BG光束携带的OAM模式在弱各向异性非柯尔莫哥洛夫大气湍流中传输的检测概率和信道容量的解析表达式。此外,得出了各向异性non-Kolmogorov大气湍流空间相干半径的表达式。(2)在上述理论研究工作的基础之上,数值模拟且详细分析了携带OAM的部分相干BG光束在弱各向异性非柯尔莫哥洛夫大气湍流中的传输特性,主要是定量研究了大气湍流参数和光源参数对OAM模式螺旋谱、检测概率以及信道容量的影响规律。此外,比较了拉盖尔高斯光束与部分相干BG光束在相应大气湍流中传输的检测概率、串扰概率以及信道容量的大小,结果表明:同等传输条件下,部分相干BG光束比LG光具有更大的检测概率,更低的串扰概率以及更大的信道容量,即:部分相干BG光束是更好的携带OAM模式的光源。通过分析数值仿真结果,提出了减轻大气湍流影响的光源参数和大气湍流参数,为基于OAM的自由空间光通信实际链路参数的设计和优化提供方向和参考。