无序介质所引起的多重散射令入射光束波前发生畸变,使得其分布完全不可预测,极大地限制了光传输能量和信息的能力。近年来基于无序散射介质的光学聚焦与成像技术有所发展,克服了传统光学系统在透过散射介质成像时分辨率低、观测深度有限的缺点,在生物医学、生命科学和材料科学等领域展现了重要的应用价值。但对于光在无序散射介质中传播的理论依据、传输与散射特性、光场调控与测量等方面的研究尚少。因此,为进一步研究运用不同调控技术开发透过无序介质的成像方法,探究光的传输特性,挖掘光信息处理的潜力,本文针对这些问题从理论与实验角度进行研究。从波动方程出发,展开对于光经过无序散射介质传播的理论研究,考察了基于点源的散射模型和空频域格林函数的形式,引入外推边界条件,分别研究了在有限与无限尺寸介质中光的场传输和强度传输行为。随后将均匀介质模型中利用格林函数求解波动方程的方法加以改进,研究了无序介质中光的传播过程,使用将无序散射介质模型化为点散射光集合的方法对光的传播过程进行离散化,代替了积分运算。根据相干传输的概念,引入无序散射介质中的光场传播的全局平均格林函数的求解方法,推导了光经过无序介质透过率的表达公式。基于随机游走模型,导出其一阶矩和二阶矩,给出了大量随机游走的合成相幅矢量。对合成相幅矢量的统计分析表明其实部与虚部的联合概率密度满足“圆”型复高斯分布,其强度分布满足负指数概率密度分布。随机复矩阵模型描述下的无序介质传输矩阵方法在描述光在散射介质中的传输中有着重要的作用,本文通过结合全场相移干涉方法和哈达玛光学多通道测量技术,搭建了传输复矩阵实验测量光路,实现了对用氧化锌颗粒所制成无序介质样品的随机传输复矩阵的测量。随后通过结合传输矩阵和数字光学相位共轭法,完成了对无序介质的光场调控,能够将纯相位图样从紊乱的散斑图像中恢复出来,同时使得光束经过无序介质后可以聚焦和成像在探测平面上的任意指定位置。实验中通过解析传输矩阵中蕴含的介质通道信息,利用波前优化法将调控后的出射光场的信噪比提升了一倍。此外根据散射矩阵理论和随机矩阵理论,从通道角度探究被无序介质透射和反射的光场的联系,计算了通道间的互映射系数,发现系数的分布体现了透射率和反射率的负相关关系。厚度较薄的散射介质具有光学记忆效应,使得散射成像系统在一定范围内是线性移位不变的,如果可以获得系统的点扩散函数,则解卷积可实现散射介质后的成像恢复。本文从基于光学记忆效应的多帧散斑图互相关迭代恢复的成像方法与基于散射光学系统的点扩散函数成像模型出发,提出了基于关联成像方法对散射成像系统全视场点扩散函数的测量法,并针对多帧散斑互相关和关联成像法测量点扩散函数方法比较耗时的弊端,优化恢复算法模型,改进迭代过程,借助于GPU硬件和CUDA计算架构,实现仅使用一帧散斑图进行恢复成像的操作,达到了对经过散射介质实时成像的目标。