海洋资源的开发利用离不开水下信息的采集与传输,作为水下数据传输的重要手段,水下无线光通信是水下环境监测、深海探索以及国防军事领域中的重要技术支撑。然而,研究海水光学信道传输特征是水下无线光通信的最大难题,需要对海水环境中复杂的物理、化学与生物系统进行全面地了解与分析。目前,蓝绿光海洋通信信道研究存在以下问题:（1）水体固有光学参数及物质浓度的现场测量相对困难且都具有较大的时空差异性,难以在不同水质条件下实现水下光通信系统的性能评估;（2）与光学特性相关的水质参数在垂直方向并非常量,将海水视为均匀介质而忽略它们的影响会对信道造成估计错误;（3）在海水光学信道建模中水下吸收、散射和湍流效应的模拟始终存在一定的差距,湍流相位屏模型无法集成到用于研究吸收和散射的蒙特卡洛框架,导致以往的研究没有同时考虑吸收、散射以及湍流效应的影响。针对水下光通信中出现的上述问题,本文采用理论分析和数值仿真结合的方法,对实际海水信道中光束的传播特性进行了系统地研究。利用水色遥感技术动态反演海水光学参数;基于单参数（叶绿素浓度）光衰减模型,采用Argo数据中的叶绿素浓度对垂直海水信道进行非均匀分层;同时,基于广义斯涅尔定律将海洋湍流相位屏模型拓展到研究吸收和散射的蒙特卡洛体系中,将吸收、散射以及湍流效应统一起来,旨在搭建更为完善、精确的水下无线光通信信道模型。本文主要工作如下:（1）利用海洋水色成像仪（Geostationary Ocean Color Imager,GOCI）提供的遥感数据动态反演海水的固有光学参量。首先,分析了海水信道的光学特性,利用朗伯比尔定律描述水下信道光传输模型;接着,基于单参数（叶绿素浓度）衰减模型仿真分析光波在不同海水条件下的衰减特性;最后,利用GOCI遥感数据通过半分析（Quasi-Analytical Algorithm,QAA）算法与NSOAS模型反演并分析了东海海域的光衰减特性,验证了QAA算法的可行性。（2）对海水折射率功率谱以及海洋湍流信道建模研究,基于H4功率谱模型推导了Non-Kolmogorov海洋湍流温度谱、盐度谱以及温-盐共谱的解析表达式。首先,阐述了海洋湍流运动的基本理论知识,介绍湍流特征参数（动能耗散率、温度方差耗散率等）的物理意义;接着,利用Kolmogorov与Non-Kolmogorov模型描述海水湍流折射率分布,仿真分析不同特征参数对海洋湍流的影响;最后,研究经典湍流信道模型以及广义统计模型Malaga分布,仿真验证了Malaga信道模型可用于模拟任意湍流状态下的光波辐照度起伏。（3）基于随机相位屏模型讨论光束在海洋湍流中的传播特性,利用随机中点位移算法生成海洋湍流相位屏模型。首先,针对光束在随机介质中的经典传播问题,对湍流介质中光波的主要研究方法进行详细介绍;接着,将随机中点位移算法用于海洋湍流相位屏模型中,并分别采用功率谱反演法、低频次谐波补偿法以及随机中点位移法生成海洋湍流相位屏,通过对比分析三种方法的相位结构函数模拟值和理论值,验证了相位屏模型的可行性以及随机中点位移算法的最优性;最后,通过研究水下湍流介质中平面波和球面波的闪烁指数,仿真分析传播距离、温盐相对贡献比和湍流动能耗散率等特征参数对湍流的影响。（4）基于单参数光衰减模型,利用Argo浮标实测数据分析垂直海水信道的光衰减特性并对其进行非均匀分层;在此基础上,结合湍流相位屏模型,综合考虑吸收、散射以及湍流效应的影响,进行水下信道建模研究。首先,详述蒙特卡洛模型和广义斯涅尔定律;接着,基于Argo数据中的水下垂直叶绿素浓度分布研究海水信道的非均匀分层;最终,利用广义斯涅尔定律将湍流相屏模型统一到蒙特卡洛框架中,实现水下信道中吸收、散射和湍流效应的联合建模。