为抑制激光震荡模式、空间滤波和空间整形等，实际光学系统中需要使用光阑。在近轴近似下，对含有硬边光阑光学系统中光束传输的计算模拟成为硬边光阑光学中一个重要的研究问题。而光束经硬边光阑衍射后存在大幅度的菲涅耳衍射调制，并且近场的光强分布很不均匀，这在高功率激光系统中是应当避免的。对此，已提出多种方法例如超高斯型软边光阑和锯齿光阑来减小菲涅耳衍射调制。本文以硬边光阑光学为主要背景，研究了激光束通过硬边光阑传输的计算模拟方法以及激光束通过不同几何构型光阑的衍射特性。主要工作包括： 1.大型复杂光学系统(例如激光核聚变驱动器)中，常有多个硬边光阑。而随着光阑数的增加，从菲涅耳衍射积分出发的直接数值积分法变得既繁琐又耗时。且当硬边光阑数大于3时，在微机上已不能进行。为此，已发展了多种解析或近似的快速计算模拟方法，典型例为复高斯函数展开法、矩阵法以及光束模式展开法。其共同点是都能提供便于作直观物理分析的解析或近似解析的公式，并且有快速、省时的优点。但因所使用的近似或物理模型限制了其应用范围。本论文以高斯光束通过硬边光阑的传输为例，对上述方法作详细的比较研究，指出各种方法的适用范围、优缺点，所得结果对实际光学系统中光束传输的计算模拟方法选择有实际意义。 2、Borghi等详细研究了将圆孔函数展开为截断拉盖尔-高斯级数，并对该方法进行了优化。本论文将其结果推广到了直角坐标系统，因为在光学中矩形函数和圆孔函数都是非常重要的。本论文将矩形函数展开为了截断厄米-高斯级数叠加的形式，并进行了优化。还以双曲余弦高斯光束通过单缝的衍射为例，用截断厄米一高斯级数展卡法推导了其传输公式，并分别与直接数值积分法和复高斯函数展开法进行了比较研究。为简便起见，论文中只给出了一维的数学表达式。但是，二维情况的展开也可直接得到，因为在二维矩形函数rect(x/2a)rect(y/2b)变量x、Y是可分离的(a、b---x、y)，方向的半宽)。 3．在近轴近似下，光束通过光阑后的衍射场可由菲涅耳衍射积分和夫朗和费衍射积分得到，菲涅耳衍射积分对近场和远场都适用，而夫朗和费衍射积分只适用于远场。为了更准确的模拟受光阑限制光束的衍射场，利用泰勒展开得到了一系列的高阶修正场。随着传输距离z的减少只需增大到合适的阶数M即可模拟衍射场分布。对于不同的传输距离z，可根据论文中提供的不等式来选择合适的阶数M。以超高斯光束为例，用数值计算例说明理论公式的应用。其结果对于研究通过光阑衍射光束的传输是有用的。 4．为抑制光束经硬边光阑后的菲涅耳衍射调制，已提出了多种方法例如超高斯型的软边光阑以及锯齿光阑。本论文用菲涅耳衍射积分对有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射作了研究，并与经圆孔硬边光阑的衍射作了计算比较，还讨论了锯齿光阑参数对有振幅调制光束衍射特性的影响。还以一类有应用前景的光束——贝塞耳-高斯光束为代表，对贝塞耳-高斯光束通过不同几何构形光阑的衍射特性作了比较研究。在选取合适的光阑参数情况下，锯齿光阑能减弱所关心区域轴上光强的衍射调制，而超高斯型光阑能抑制大部分菲涅耳区的衍射调制。锯齿光阑和超高斯型光阑都有较大的填充因子。为有效抑制光强的衍射调制，适当选取超高斯型光阑的阶数和半宽是必要的。其有关结果对激光系统中光阑设计和光阑参数选择有应用意义。