激光大气传输是大气激光通信的关键。激光在大气中传输的特性和规律，直接影响大气激光通信的质量。研究表明：对激光大气传输产生重要影响的因素有大气衰减、大气湍流和非线性光学效应。
2.1大气衰减
大气衰减是指由于大气吸收散射使激光能量损失，从而影响传输距离和可靠性。吸收激光的主要大气气体分子有H2O、CO2、O3分子；其它像CH4、N2O、CO等的吸收，在长距离传输时也要考虑。每一种气体分子均有若干吸收带，吸收带之间有较大透过率的波长区域称为大气窗口，主要有8~14μm，3~5μm和1~2μm三个窗口区，见表。选用波长在大气窗口的激光可以有较大透过率。大气散射引起衰减主要由于大气气体分子和悬浮在空中的灰尘、烟雾、水滴以及雾、霾、雨和雪等的一次或多次散射。
大气湍流即大气层的漩涡流动。它使大气的速度、温度和折射率均在时间和空间上随机起伏，使激光的波阵面发生畸变，因而光束展宽、抖动和弯曲。接收到的光斑闪烁、漂移，使激光束的相干性变差。理论和实验研究证明，可用波阵面自适应相位补偿法来克服湍流引起的波阵面畸变。我国还提出在接收机电路中采用快速AGC电路和降低接收机低频响应来克服大气湍流的影响，比较简单有效。此外，采用分集接收方法也能减少湍流效应。
非线性光学效应是强激光在大气中传输时显示出这一效应。主要包括热晕效应和气体击穿效应。热晕效应是由于大气吸收激光能量导致光路上的大气加热，折射率改变，使激光束扩散、畸变和弯曲。气体击穿效应是指激光辐射和大气相互作用导致大气气体电离，形成一个高密度的、能强烈吸收激光能量的等离子体区，因而限制了高功率激光在大气中传输。
