光源
光源的波长应选择在透过率良好的“大气窗口”。发射功率要考虑到人眼的安全。对于光源，除了要求输出光束质量好、工作频率高、出射光束窄以外，还要考虑激光器的输出功率稳定性、频率稳定性、光束方向稳定性和工作寿命等。因此有必要对新激光光源技术进行进一步研究。多模二极管激光器光谱较宽，大气色散等因素会引起一定的脉冲扩展，从而限制通信速率，因此需要做进一步的分析。自由空间光通信系统原来多采用800nm波段光源，这是由于此波段的激光器体积小、重量轻、效率高，比较成熟，有成品；同时该波段也有比较成熟的铯原子滤波器。近年来，随着光纤通信技术的成熟，自由空间光通信的工作波段有向1550nm波段发展的趋势。
发射和接收天线
发射和接收天线的效率都会对自由空间光通信系统的接收光功率产生重要影响。发射天线可以设计成接近衍射极限，尽管可以获得最小的光斑，但也给精确对准带来困难；为了接收更多的信号能量，接收天线的直径越大越好，同时也会增加系统的体积、重量和成本。所以，研制体积小、重量轻、光学增益大的新型接收天线对提高接收灵敏度有非常重要的意义。
大气信道
对于大气对激光通信信号的干扰的分析，目前仅局限于大气的吸收和散射等，很少涉及到大气湍流引起的闪烁、光束漂移、扩展以及大气色散等问题，而这些因素都会影响接收端信号的信噪比，从而影响系统的误码率和通信距离、通信带宽。因此，有必要在这方面做更深入详尽的分析，并提出解决以上问题的技术方案。例如，采用自适应光学技术是一个值得重视的研究方向。
组网及其他技术
各国纷纷把光纤通信的成熟技术和器件引入激光通信，波分复用技术和光放大器技术已经应用于自由空间光通信。随着自由空间光通信技术的不断完善，由点对点系统向光网络系统发展是大势所趋。有专家预测，未来的自由空间光网络将形成一个立体的交叉光网，可在大气层内外和外太空卫星上形成庞大的高容量通信网，再与地面上的光纤网络相沟通，满足未来的各种通信业务需求。
保密通信
自由空间光通信的安全保密性较好，因为红外激光的波束窄且不可见，很难在空中发现其通信链路。同时，激光束定向性好，如果想截取，一般需要在链路中插入，这是很难做到的，而即使被截取，用户也会发现，因为链路被中断。因此，自由空间光通信系统比微波系统安全得多。但是经分析论证，由于自由空间光通信信道的开放性，窃听信号而又不阻断光束的传播，也是可以做到的。所以深入研究自由空间光通信的保密方法和技术是十分必要的。
