飞秒激光在大气中传输时会产生高能量的等离子体通道,被称作“光丝”现象。已有研究表明,飞秒激光光丝在诱导形成水凝物、触发放电以及长距离大气遥感等方面具有丰富的应用潜力。但这些潜在的应用方式往往需要在云雾和降雨环境下进行长距离传输。这些非均匀大气条件不仅会影响激光能量的稳定性,还会影响成丝化过程,抑制光丝的形成。本文聚焦于上述因素对飞秒激光传输特性,尤其是对激光成丝的长度、寿命和稳定性等方面的影响。研究了不同类型云雾、降雨和气溶胶环境下的飞秒激光传输特点、对比了球形和非球形气溶胶散射特性对光丝的影响差异、探索了湍流扰动和粒子散射综合影响下的飞秒激光成丝过程。结果显示,卷云散射衰减最弱,光强最高,光丝最长。积云和层积云的散射最强,光丝数量最少。强散射的层状云降雨和对流性降雨有着最短的成丝化过程,而混合型降雨中有着最长的成丝化过程,其中,混合型降雨的小雨对光束的影响最小,光束能量最高,光丝数量最多,而中雨和大雨产生的散射衰减最强,光丝能量演化为低能值的细胞元结构,传播距离最短。平流层气溶胶中主干光丝较宽,传输距离最远,而大陆性和海洋性气溶胶的散射能力较强,光丝半径较小。对比非球形气溶胶和球形气溶胶的散射影响发现,非球形气溶胶中的能量分布更均匀,光场信息更全面,演化出完整的光丝结构。除气溶胶环境外,其他散射环境对激光的衰减要强于湍流扰动,但在传输初期湍流造成的扰动影响还是要强于粒子散射,因此湍流环境的光丝起点要明显靠后于散射环境。湍流和散射粒子的混合介质中多丝化演变更为剧烈,光丝和传输距离更短,尤其是层积云和降雨的混合介质,主干光丝消散,取而代之是细小的子丝。这些研究为开展飞秒激光在真实大气的传输实验与应用奠定了理论基础。