光束的聚焦特性和光谱特性是现代光学的重要研究内容,对现代光学和激光技术的发展具有重要意义。 本文首先介绍了研究光束传输变换的基本理论和分析方法,以及描述部分相干光的模型,包括高斯-谢尔模型光束、扭曲高斯-谢尔模型光束、各向异性扭曲高斯-谢尔模型光束、部分相干修正贝塞尔高斯光束等。同时还介绍了透镜的球差对光束聚焦特性的影响。在此基础上,本文进行的主要工作有: 利用Collins公式导出了平顶多高斯光束通过无光阑ABCD光学系统的传输公式,进一步导出了基于二阶矩定义的束腰宽度、M²因子和Kurtosis参数的解析表达式,同时还给出了平顶多高斯光束在自由空间中以及通过薄透镜聚焦的束腰宽度及位置的解析表达式。基于平顶多高斯光束通过球差透镜后聚焦光场轴上点的光强分布表达式,讨论了菲涅耳数N_w和球差系数kS₁对聚焦光场的影响。结果表明当高斯光束菲涅耳数较小时,正、负球差对应的轴上最佳聚焦点位于无球差时最佳聚焦点的左侧;当高斯光束菲涅耳数较大时,正、负球差对应的轴上最佳聚焦点分居于无球差时最佳聚焦点的两侧。因此当透镜具有正球差时,可以通过改变高斯光束菲涅耳数N_w的值,实现无焦移甚至是正焦移。 基于部分相干光的传输理论,研究了部分相干修正贝塞尔高斯光束（MBGB）通过光阑透镜系统后轴上光谱位移及光谱开关现象。数值计算结果表明,光谱开关主要与截断参数、光束菲涅耳数以及光谱相干度有关。光谱开关的个数随着光束菲涅耳数以及截断参数的增大而增多,而随光谱相干度的增大而减少。但当截断参数增大到一定值,光谱开关现象将消失。例如,当光谱相干度取0.5时,截断参数大于2.2以后,光谱开关将消失,仅表现出蓝移。同时对部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜后聚焦光场轴上点的光强分布也进行了研究。数值计算表明,当相干度较小时,正、负球差对