大气湍流对空间光通信系统的性能影响显著，造成激光信号的能量产生衰减、强度发生起伏、相位波前畸变。基于克服大气湍流效应的需要，各国有关实验室开展了一系列单、多束激光通信大气闪烁效应的实验研究和理论模拟研究工作。
武汉光电国家实验室博士研究生邓鹏在导师元秀华教授的指导下，针对长距离、高传输速率的空间光通信，从光源的相干性和大气湍流相干尺度出发，研究克服大气强湍流复杂效应的新理论和新方法。针对大气湍流引起的光强闪烁和波幅畸变，提出并研究基于部分相干艾里激光束的自适应发射光学大气湍流抑制技术; 针对大气强湍流的非线性和非均匀效应，提出并研究基于多光束的MIMO 空间分集大气湍流补偿技术。深入研究分析了部分相干光束阵列在非柯尔莫哥洛夫强湍流中传输的MIMO FSO 通信系统平均容量性能。推导出了部分相干光束阵列的闪烁系数和MIMO FSO 链路平均容量的解析表达式和统计模型。考虑了独立分集支路数量、功率谱指数α、折射率结构常数、传输距离和光源的空间相干长度对闪烁系数和平均容量的影响。该模型可用于优化空间分集结构和空间相干长度以提高MIMO FSO 链路在各种大气湍流条件下的传输。
该研究成果发表在美国光学学会期刊Optics Express Vol.21, No.13, pp. 15213-15229 (2013)上。该项工作得到了国家自然科学基金、教育部留学基金委以及美国自然科学基金等的资助。

图 采用部分相关光束的MIMO空间光通信容量分析

（a）多入多出路数影响；（b）闪烁影响；（c）光源相干长度影响；（d）湍流强度影响