自加速光束是一类结构光束,在无外部势场作用下具有弯曲传输轨迹。由于具有自加速、无衍射和自愈等特性,自加速光束逐渐被应用于超分辨成像、光镊技术、材料加工和光互联等领域。自加速光束的调控依赖于产生过程中实现光场振幅和相位的精准调控。另一方面,对自加速光束的调控大多集中于纵向传输轨迹的调控,而忽视了光场横向分布这一自由度,导致自加速光束在自由空间光互联的应用潜力没有被完全挖掘。论文基于空间光调制器（SLM,Spatial Light Modulator）,对光场的复振幅调制、自加速光束横向光场分布调控,及自由空间高速光互联应用三方面展开研究工作,论文的主要创新性研究成果包括:（1）建立一般条件下的4f滤波系统模型,可准确分析滤波孔径的大小和位置偏差对光场复振幅调制质量的影响。比较了离轴全息图生成方法和同轴方法对于孔径大小及位置变化的鲁棒性。通过空间频谱分析发现,由于两种方案的频谱分布特点不同,离轴方法可以产生较高质量的光束,而同轴方法的鲁棒性较高。针对数字微镜器件（DMD,Digital Micromirror Device）的调制效率低的问题,提出基于DMD的双路复用技术解决方案,仿真结果显示,由微镜特殊工作方式而在空间分离形成的两路光场携带相同的光场信息,DMD的调制效率可实现翻倍。（2）针对二维艾里光束,将传统立方相位全息图推广为三次多项式全息图,并提出利用一个包含六参数的光束生成矢量来完整描述加载在相位型SLM上的全息图,此时产生的二维艾里光束的纵向传输轨迹是发射角和起始点位置均可灵活调控的抛物线。通过改变生成矢量中的参数,即可完成光束轨迹的灵活调控,无需任何机械操作。使用焦散原理设计二维自加速光束时,发现光场的横向分布和横向正交坐标系的选取有关,提出一种基于坐标系旋转方案,实现对二维自加速光束的横向分布在90度范围内灵活旋转,同时光束的纵向传输轨迹保持不变。（3）提出了归一化功率密度（NPD,Normalized Power Density）判据,用以表征光束主瓣的功率密度在自由空间传输时的变化,并利用此判据对比了艾里光束和高斯光束的主瓣功率密度保持区间的长度,并发现艾里光束的功率密度保持区间长度可以由光束的衰减因子调节。搭建了基于二维艾里光束的100 Gbps实时高速光互联系统,当自由空间光路中无障碍物时,接收机可以沿着自加速光束的弯曲轨迹设置实现无误码接收;当光路中存在障碍物时,在0.6 m的自由空间距离下,高斯光束、一维艾里光束和二维艾里光束可抵抗的障碍物尺寸分别为0.7 mm、1.65 mm和2.1 mm。二维自加速光束具有更强的抗障碍物能力,且对自加速光束的横向光场调控可以进一步增强自由空间高速光互联性能。