本发明公开一种自由空间光通信链路建立方法，基于收发一体化光通信装置，包括以下步骤：发射器循环发射低频识别信号与高频前导信号的合成信号；合成信号的一部分进入对端接收器的跟瞄相机，其中的识别信号被所述跟瞄相机提取，调整使目标光源落在跟瞄相机的正中心；对端发射器发射相同的合成信号指向当前端的接收器，当前端发射器停止扫描，回指向对端接收器，完成信号的双向捕获。本发明利用捕获相机的感光带宽，将目标识别的低频调制信号和通信使用的高频调制信号结合起来，在捕获阶段通过激光器循环发送合成的调制信号，让对端跟瞄相机迅速识别正确的目标光源，并在光轴对准的时候能同时解调出前导信号，从而有效缩短通信链路的建立时间。