激光束的描述、光束传输变换和光束质量控制一直是激光科学技术和激光光学中的重要理论研究工作。由于高增益、大口径、自发辐射、非线性效应、腔镜衍射以及激光控制参数的变化等因素,高功率激光器输出的激光通常具有复杂的多模结构,并具有部分相干性。因此,研究部分相干光的传输特性、光束质量和模分解具有重要的理论意义及实用价值。 本论文针就实际工作中具有普遍性的部分相干光束,对其传输变换特性、光束传输M~2因子以及模分解理论进行了研究,主要工作包括: 1.基于广义强度二阶矩理论,将矩形函数近似展开为有限项复高斯函数叠加的实部,给出了部分相干光束通过硬边光阑的广义强度二阶矩和广义M~2因子的近似计算公式。以有振幅调制和相位畸变光束为例,推导出相应的广义M~2因子的解析表达式,给出了典型的数值计算结果,并分析了本论文提出近似算法的计算精度。 2.在波数K为复数的情况下,对部分相干光的强度二阶矩及M~2因子的定义进行了修正,使之适用于光束在增益或损耗介质中传输的情况。在此基础上,推导出波数为复数时M~2因子的计算公式。以高斯—谢尔模型(GSM)光束为例,研究了部分相干光束在增益或损耗介质中传输时M~2因子的变化规律。 3.推导出以模式间相互独立的厄米—高斯光束为基底的部分相干平顶光束的模系数和M~2因子的解析式,对部分相干平顶光束的模分解及合成进行了研究。研究表明,光强矩形分布与光束M~2因子二者无法同时兼顾,即若要求空间分布