激光作为自由空间光通信的信息载体,在大气传输过程中不可避免受到大气湍流的影响,使得光束的相位波前发生变化,传输特性改变进而引起一系列光束质量降低的负面影响。严重制约了激光雷达探测、地对空光通信、军事等领域的应用。研究人员发现具有螺旋相位结构的涡旋光束能够携带更多的信息,是一种良好的光束载体,因此研究涡旋光束在大气湍流中的传输具有实用意义。本文研究的光束是部分相干反常涡旋光束（partially coherent anomalous vortex beam,以下简称:PCAV-Beam）,是涡旋光束的一种特殊表现形式,又以各向异性非Kolmogorogv大气湍流谱作为大气湍流的理论模型。通过以广义的惠更斯-菲涅尔原理、维格纳分布函数的二阶矩定义作为理论依据,利用数值模拟的方法研究PCAV-Beam在各向异性非Kolmogorov大气湍流中的传输特性。具体研究内容如下:1、具体阐述本文的研究目的及研究意义,对激光在大气湍流中的传输以及国内外的研究情况进行总结与分析。列举了一些常见的涡旋光束模型（拉盖尔-高斯光束、面包圈空心光束、高阶贝塞尔光束、PCAV-Beam）和一些常用的大气湍流功率谱模型,简单介绍了广义的惠更斯-菲涅尔原理、交叉谱密度函数、维格纳分布函数、二阶矩理论等光场统计理论。2、利用广义的惠更斯-菲涅尔原理推导出PCAV-Beam在接收平面上的光强表达式并对其进行数值模拟,分析了不同拓扑荷数对光束相位分布的影响,以及不同光束阶数、不同束宽对亮环分布的影响。推导出PCAV-Beam在各向异性非Kolmogorov大气湍流中传输的光强解析表达式,通过数值模拟,分析其在不同光束参数:光束阶数、拓扑荷数、光束束宽,不同传输距离和不同大气湍流各向异性参数下,PCAV-Beam相对光强的变化情况。3、利用广义的惠更斯-菲涅尔原理、维格纳分布函数的二阶矩理论,推导出PCAV-Beam在各向异性非Kolmogorov大气湍流中传输时的M2因子与光束漂移解析表达式。通过数值模拟研究了拓扑荷数、电磁初始偏振度、光束相干长度等光束参数对M2因子和光束漂移的影响,以及研究了大气折射率结构常数、各向异性参数、广义指数参数、大气湍流内尺度、大气湍流外尺度等大气湍流参数对M2因子与光束漂移的影响。