径向对称的艾里光束,即圆艾里（CA）光束,具有不依靠任何外界系统,自动聚焦的独特性质,在激光手术、光学微粒操控和激光诱导太赫兹辐射等诸多领域具有重要的应用价值。在上述应用中,单一CA标量光束调控效率较低、调控自由度单一以及波长调谐范围较小等问题,仍是限制CA光束应用技术发展的重要因素。因此,本文以CA光束的传输特性为切入点,针对上述存在的问题,对CA矢量光场、CA光束阵列的自聚焦传输特性以及CA光束频率转换的传输特性进行系统的理论和实验研究,为光镊、CA光束频率转换器等仪器设计奠定基础。本文首先对具有不同拓扑荷、初始发射角参量的CA光束自聚焦传输特性进行研究。从艾里、CA光束理论出发,验证艾里光束和CA光束的自加速、自愈和自聚焦等基本特性。阐明拓扑荷、初始发射角、分布因子和主环半径等参量对CA光束自聚焦传输特性的影响规律,通过改变上述参量可实现对光束聚焦焦距、光强分布的调控。提出利用初始发射角参量调控CA矢量光场纠缠度与偏振分布的方法。对CA矢量光场表征方法进行理论研究,利用空间光调制器,实验产生了CA矢量光场,并在高阶庞加莱球上进行任意矢量模式的表征。当合成矢量光场的正交基矢初始发射角参量v分别为0和1时,纠缠度从z=0处的最大值C=1.00逐渐减小至z=800mm处的C=0.36,同时偏振分布也随光束传输而发生变化,实现了CA矢量光场的灵活调控。实验产生CA光束阵列并对其传输特性进行研究,实现具有独立参量的CA光束阵列的灵活调控。利用傅里叶共轭延拓计算全息方法,基于空间光调制器,产生CA光束阵列,阵列中CA光束分别选取五个拓扑荷（n=1,2,3,4,5）,发现该阵列中的CA光束几乎同时聚焦在z=30mm附近,聚焦位置处光束的空心半径随着n值的增加而增大;同样,选取五个不同初始发射角参量的CA光束（v=0,0.5,-0.5,1,-1）组成阵列时,阵列中的CA光束分别在z=20mm,z=25mm,z=30mm等不同位置处进行聚焦,证明了产生的CA光束阵列能够独立操控阵列中光束的各个参数。与目前现有光束阵列的研究相比,本文中产生阵列的技术能够实现光束阵列更加灵活自由的排布,可以在光镊中达到同时操控多个粒子的目的。最后,对CA光束进行了频率转换和非线性传输转换机制研究。基于CA光束的二阶非线性理论,分别进行信号光调控和泵浦光调控下的CA光束频率转换,输入信号在传播距离z=169.8mm处自动聚焦,而和频光束在z=339.5mm处自动聚焦,验证了CA光束自聚焦焦距与波长成反比关系。采用平顶光束作为泵浦光,实现了CA光束的高保真频率转换,且频率转换后光束继承了输入信号的所有关键聚焦特性。通过研究不同束腰半径高斯泵浦光条件下频率转换后CA光束的传输特性,发现当高斯型泵浦光束腰半径是CA光束主环峰值强度半径的3倍(RHM（28）3R0)以上,可获得与平顶泵浦相似的的自聚焦特性。针对CA光束起始点、自聚焦和傅里叶平面三种不同非线性作用区域,进行了CA光束频率转换后传输特性研究,阐明了CA光束空间谱和强度对比度的变化规律,为构建CA光束频率转换器和按需调控其传输特性提供了参考。