研究各向异性大气湍流中部分相干扭曲涡旋光束（PCTVB）的M2因子，并对其进行了数值模拟。研究结果表明，通过联合调控PCTVB的扭曲因子和涡旋因子，能有效降低湍流对光束传输质量的影响：调控扭曲因子和拓扑荷越大，PCTVB能更加有效地抑制湍流对光束传输质量的影响；调控扭曲因子和拓扑荷同号，PCTVB的抗湍流能力得到增强。对传统高斯谢尔模光束（GSMB）与PCTVB的M2因子进行了比较，结果表明PCTVB的抗湍流能力明显强于传统GSMB。此外，还发现各向异性因子可以弱化湍流对光束传输质量的影响，且各向异性因子越大，湍流对光束传输质量的影响越小。

本文推导径向偏振部分相干扭曲光束（RPPCTB）在各向异性大气湍流中传输因子和空间扩展的解析表达式，主要分析扭曲因子等光束参数及各向异性因子等大气湍流参数对光束传输特性的影响，通过相应的数值模拟计算分析初始相干长度、束腰宽度、波长、扭曲因子、各向异性因子、湍流内尺度、湍流外尺度和广义指数参数对光束传输质量的影响。仿真结果表明，通过减小光束的初始相干长度，增加束腰宽度和波长，可以提高光束的传输质量，而增大光束的扭曲因子，光束有更小的传输因子，这表明通过合理地调控光束的扭曲相位，可以有效提高光束的抗湍流能力。

为了研究部分相干反常涡旋光束在各向异性大气湍流中的漂移特性, 基于各向异性非Kolmogorov大气湍流谱模型, 利用几何光学近似与Rytov近似解得到了部分相干反常涡旋光束(PCAVB)在各向异性湍流中传输的光束漂移解析式, 并对该漂移解析式进行数值模拟。研究了拓扑荷、相干长度、各向异性因子、折射率结构常数等光束参量及湍流参量对PCAVB在湍流中的均方根光束漂移与相对光束漂移的影响。结果表明, 相干性越好的反常涡旋光束, 会使光束在各向异性湍流中的漂移现象变得更严重; 随拓扑荷数的增加, 可以一定程度降低湍流对光束漂移的影响; 湍流随各向异性因子的增大, 对部分相干反常涡旋光束的漂移影响明显减弱; 广义指数参量在3~3.3范围增长时, 对PCAVB均方根漂移与相对漂移影响最大, 而在3.3~4之间增长时, 对光束均方根漂移与相对漂移影响逐渐减弱。此研究对反常涡旋光束在各向异性大气湍流中的传输提供了一种理论模型参考。

涡旋光束在大气中传输时的湍流效应导致其轨道角动量发生串扰,传输质量下降。为了有效减小光波在大气传输中的湍流影响,探索减缓湍流效应的措施,利用螺旋谱分析理论,研究了各向异性非Kolmogorov大气湍流及光束参数对聚焦贝塞尔光束的螺旋谱展宽和接收功率的影响。结果表明,光束的波长、拓扑荷数、束腰半径、宽度参数以及湍流的强度、各向异性程度、内外尺度均会对接收功率产生影响。通过多层相位屏模拟法对比研究了聚焦与准直贝塞尔光束的螺旋谱分布情况,分析得出聚焦贝塞尔光束的接收功率更高、串扰功率更低。