高功率激光会导致克尔介质的折射率发生改变,从而影响光束的传输特性,这就是光克尔效应。克尔效应与光场分布有关,研究不同激光束的光克尔效应具有重要的理论和实际应用意义。厄米-高斯(H-G)光束是一种常见的高阶高斯光束。之前的研究仅限于H-G光束在等离子体或非局域克尔介质中的克尔效应,本论文首次研究了局域非线性克尔介质中克尔效应对H-G光束传输特性的影响。另一方面,激光烧蚀推进技术具有潜在的应用前景,例如激光空间碎片清理和激光发射小型探测器至近地轨道等。大气是一种非线性克尔介质,地基激光烧蚀推进技术的应用中,必须要考虑大气的克尔自聚焦效应产生的影响。本论文研究了克尔效应对H-G光束传输特性的影响,具体内容包括:1、研究了克尔效应对厄米-高斯光束传输特性的影响。基于非线性薛定谔方程,利用变分方法推导出了H-G光束在克尔介质中传输时束宽、曲率半径以及自聚焦临界功率、瑞利长度、光束质量因子的解析式。定义了H-G光束在克尔介质中新的复参数,证明了此时ABCD定律仍然是有效的,这为研究H-G光束在克尔介质中的传输提供了一种简单的方法。研究表明:随着光束阶数的增加,H-G光束的自聚焦临界功率增加,即克尔非线性对H-G光束的影响减小。研究还发现:H-G光束在自聚焦介质中传输时不会出现整束焦点,因此自聚焦焦距不适合表征H-G光束的自聚焦效应。2、研究了非均匀大气中克尔自聚焦效应对厄米-高斯光束传输特性的影响。推导出了H-G光束从地面通过大气传输到空间轨道过程中束宽的解析表达式。通过数值模拟对束宽的解析式进行了修正,进一步得到了M~2因子的解析式。结果表明:以相同初始束宽入射H-G光束时,随着模式数m的增大,焦移和靶面束宽增大。大气自聚焦效应会使H-G光束的相位发生畸变,导致光束远场轮廓发生改变。研究还发现:在初始位置处进行相位补偿可以保持H-G光束的轮廓,并减小靶面位置处的光束束宽。本文研究结果对地基激光烧蚀推进技术的应用具有意义。