光学涡旋是一种新型的特殊光场,具有螺旋形相位波前结构,存在强度为零的奇点,还可以携带轨道角动量,正是因为光学涡旋具有如此多独特的性质,在激光成像、激光制导、激光通讯、遥感等方面有重大的用途,受到世界各国日益广泛的重视。光学涡旋在大气中的动力学传输特性成为当前的研究热点之一。相位梯度和强度梯度分布特性在驱动光学涡旋的传播动力学中发挥着重要的作用。本论文基于惠更斯-菲涅尔原理,探究了对称和非对称分布的离轴涡旋在平顶光束背景中的动力学传输特性。结果表明,单一离轴涡旋在平顶光束中沿直线运动,其偏移位移随光束阶数N和束腰宽度ω0的增大而减小,随离轴距离d的减小而减小。此外,高阶涡旋在传输过程中会出现奇点分裂现象;研究还发现涡旋的运动与其空间奇异分布特性紧密相关。多个对称或非对称分布的涡旋点在传输过程中会相互影响发生旋转。另一方面,本论文基于相干和偏振统一理论,探讨了部分相干异常涡旋光束在大气湍流中的光谱特性。数值计算结果表明,在源平面上强度分布呈空心轮廓,随着传播距离的增大,逐渐转换为高斯轮廓。传播距离达到足够远时,交叉偏振的光谱度趋于一个恒定值,谱相干度接近于零。本论文的研究结果在光学微操控和光镊方面有重要意义。