光束在海洋介质中传输会极大地受到海洋湍流的影响。此外，涡旋光束轨道角动量的复用会极大地提高系统容量，因此研究涡旋光束在海洋湍流中的传输具有重要意义。在水平海洋湍流理论基础上，创新性地构建了斜程路径上海洋湍流相位屏模型，以相位结构函数为依据验证了海洋湍流相位屏的准确性，根据多相位屏法搭建准直高斯涡旋光束在海洋湍流中的上行传输链路模型。数值模拟并分析了不同天顶角、海洋湍流内外尺度及拓扑荷数等其他海洋湍流参数对准直高斯涡旋光束经海洋湍流上行传输的光强及相位分布、光束漂移、轴上闪烁指数和长曝光光斑半径的影响。结果表明：涡旋光束的拓扑荷数越小、天顶角越小，光束受到湍流的影响越大；在海洋湍流上行传输链路中，准直高斯涡旋光束的光束漂移、轴上闪烁指数及长曝光光斑半径随海洋湍流外尺度的增大而增大，且主要受传输距离的影响；理想情况下，取海洋湍流外尺度为无穷大，会高估湍流对光束的影响；由于涡旋光束的本身特性，拓扑荷数对光强及相位分布和长曝光光斑半径的影响也较为显著。

散斑法是表面粗糙度测量领域的研究热点之一，该方法可以通过建立散斑图像特征参数与表面粗糙度评定参数之间的关系，实现对工件表面粗糙度的高效和无损测量。然而，该方法在特征参数选取阶段缺乏统一的标准，工件的机加工方法也会对特征参数和表面粗糙度评定参数之间的关系产生影响。这可能导致选取的特征参数仅适用于某种加工工艺下的表面粗糙度测量，并且特征参数之间还可能存在冗余问题。针对以上问题，文中从采集的激光散斑图像中提取了多个特征参数，引入斯皮尔曼相关系数，制定简约规则对提取的特征参数进行预筛选，提出了改进的序列后向选择算法以剔除冗余特征。实验结果表明：文中提出的方法筛选出了一组与不同加工工艺的表面粗糙度均强相关的特征，并解决了特征冗余问题，利用这组特征建立的表面粗糙度测量模型能100%识别试件的加工类型，并实现对其表面粗糙度较高精度的测量，改进的序列后向选择算法将平磨、卧铣、立铣和研磨试件表面粗糙度测量模型的平均绝对百分比误差分别降低了1.22%、0.62%、4.99%和1.61%，解决特征冗余问题的同时建立的模型性能更优。

根据广义惠更斯-菲涅尔原理，建立了非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型。基于交叉谱密度函数，讨论了不同传播距离下波束光强变化。数值计算了波束光强和光强最大值横向偏移受海洋湍流参数的影响。结果表明，传播距离和海洋湍流参数对非均匀辛格相关蓝绿激光波束的光强自聚焦现象有一定影响。当传播距离一定时，温度均方耗散率对光强自聚焦的影响大于湍流动能耗散率和温度盐度波动相对强度。