激光雷达在海洋遥感、测绘及监测等应用中具有重要前景。海面由于各种因素总存在一定粗糙度,影响水下激光穿过海气界面后的光学特性,导致出射光束漂移和光斑畸变,使得出射光场分布特性复杂,成为制约激光在海洋环境上下行有效传输的重要问题。为了分析海气界面对激光传输的影响,基于几何光学理论分析、三维海浪模拟和蒙特卡罗仿真,并辅以水池观测实验加以验证,对水下向上传输激光束通过海气界面的出射光场分布特性进行研究。结果表明,在上行准直激光束垂直向上发射的情况下,光束主要集中在中心指向±10°范围以内,通过采用合理的发射方式和设置适当的技术参数,将可以在一定程度上减弱海气界面的影响,促进激光在海洋相关领域的实际应用。