幂指数相位涡旋光束是指具有幂指数相位波前的新型结构光束,主要包括非对称和中心对称两种幂指数相位涡旋光束。因其独特的强度和相位分布,幂指数相位涡旋光束的传输和聚焦特性不同于传统的涡旋光束,在光学捕获与操控粒子等方面具有广阔地应用前景,受到学者们的广泛关注。同时,随着新型矢量光束和部分相干光束研究的快速发展,矢量幂指数相位涡旋光束和部分相干幂指数涡旋光束在湍流介质传输、粒子捕获等领域中将会展现出更加突出的优势。但目前关于矢量幂指数相位涡旋光束和部分相干幂指数相位涡旋光束的研究还鲜有报道。因此,本文从偏振和相干性角度,系统地研究了幂指数相位涡旋光束的传输与聚焦特性,主要研究内容如下:（1）构建了拉盖尔-高斯非对称幂指数相位涡旋光束的理论模型,理论和实验研究了拉盖尔-高斯非对称幂指数相位涡旋光束在自由空间的傍轴传输特性以及径向偏振拉盖尔-高斯非对称幂指数相位涡旋光束的紧聚焦特性,分析其强度和相位分布的演化特性;研究结果表明在传输和紧聚焦中,径向阶数增大,外环数目也会增加;增大幂指数,会使光束能量变得集中,且在传输过程中光束能量沿着环形旋转聚集。研究结果为非对称幂指数相位涡旋光束在粒子捕获与释放等领域的应用中提供理论基础。（2）建立部分相干非对称幂指数相位涡旋光束理论模型,理论和数值研究了高斯-谢尔模非对称幂指数相位涡旋光束在自由空间的傍轴传输特性以及径向偏振多高斯-谢尔模非对称幂指数相位涡旋光束的紧聚焦特性,分析其强度、偏振度及相干度分布的演化特性;研究结果表明部分相干非对称幂指数相位涡旋光束在自由空间传输时,光斑面积与传播距离成正比,并且强度向一点集中,相干宽度对改变光斑的形状;当对部分相干非对称幂指数相位涡旋光束进行紧聚焦时,可以获得具有平顶分布、高斯分布以及“C”型分布的光斑;部分相干特性引入,为光束的可操控性提供新的自由度,使其应用领域更加广泛。（3）构建了拉盖尔-高斯中心对称幂指数相位涡旋光束理论模型,理论和实验研究了拉盖尔-高斯中心对称幂指数相位涡旋光束在自由空间的傍轴传输特性以及径向偏振拉盖尔-高斯中心对称幂指数相位涡旋光束的紧聚焦特性,分析其强度和相位分布的演化特性。研究结果表明,通过改变相关参数可以获得具有不同焦点的花瓣状光斑分布,相关结果为中心对称幂指数相位涡旋光束同时对多个粒子捕获方面应用提供理论基础。（4）建立了部分相干中心对称幂指数相位涡旋光束理论模型,理论研究了拉盖尔高斯-谢尔模中心对称幂指数相位涡旋光束在自由空间的傍轴传输特性以及径向偏振多高斯-谢尔模中心对称幂指数相位涡旋光束的紧聚焦特性;分析其强度分布、偏振度及相干度分布的演化特性,研究结果表明通过改变相关参数,可以获得包括高斯分布、平顶分布以及多边形分布在内的多种光斑分布,为其在激光制造等领域的应用打下基础。（5）为了进一步揭示幂指数相位涡旋光束在海洋湍流中的传输特性,基于广义惠更斯-菲涅尔衍射理论,建立了幂指数相位涡旋光束在海洋湍流中传输的理论模型,通过数值模拟,研究了幂指数相位涡旋光束在海洋湍流中光场强度及相干度分布的演化特性。研究结果表明,在传输过程中光场分布和光谱相干度都会受到各项湍流参数的影响,并且当传输足够远时,光束分布变为高斯状,同时随着传播距离的增大,两点之间的相干度减小;相关结果将为幂指数相位涡旋光束应用在海洋中的光通信、海底探测等领域中打下基础。