当强激光在大气中传输时,与大气相互作用产生一系列效应。它们严重限制了强激光在大气中的有效传输。由于热晕是影响强激光大气传输的最严重的非线性问题之一,因此,积极开展热晕效应研究,对于有效的应用高能激光,具有十分重要的意义。本文采用数值模拟的方法,探讨了稳态热晕效应和瞬态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响。论文主要的内容包括1、分析了影响激光大气传输特性的主要因素,对大气的吸收与散射进行简要地介绍。介绍了在不同气象要素条件下的大气折射率分布模型。2、从热晕效应的概念出发,系统分析产生热晕的原因、条件以及不同的热晕形式,讨论热晕现象的物理本质;然后对热晕效应的阈值以及描述该效应的一些重要的定标参量进行简要的介绍;从近轴波动方程和等压近似下空气密度扰动方程出发,讨论热晕所涉及的方程;最后计算产生热晕效应功率阈值的上下限。3、根据热传递形式,得到的一些典型条件下稳态热晕效应的解析结果,来计算分析热晕效应对激光大气传输远场光强分布的影响。结果表明, N c越大,热晕效应越明显。无风时,在一定条件下,截面上的光强分布会呈现中心光强小于周围光强的“草帽型”分布;有风时,准直光束在风的方向上聚焦,光斑横向尺寸扩展,且光斑分布呈月牙形。4、采用三种方法计算气溶胶粒子的等效吸收系数。以能见度的大小与吸收系数的关系,计算了不同能见度时的聚焦光束的广义畸变参数和光束质量因子,及远场的平均功率密度。结果表明,在能见度很低时,气溶胶粒子的吸收较强,随着能见度的增加,热晕效应逐渐变得显著,当能见度较大时,气溶胶的影响会逐渐减小。同时也发现等效吸收系数和激光波长、激光强度、气溶胶粒子折射率、气溶胶粒子热容量以及其粒子大小分布状况都有关系。5、根据瞬态热晕的扰动解,以准直高斯光束为例,对单脉冲激光大气传输进行数值计算。长脉冲受到非线性热晕效应的影响很大;短脉冲主要受到线性吸收作用,受到非线性热晕效应的影响很小。