扭曲相位是部分相干光束所特有的一种相位,它开辟了部分相干光相位调控研究的新方向。在扭曲相位的作用下,部分相干光束呈现出新的光学统计特性并在光束整形、微粒捕获、光学成像、自由空间光通信等领域有着潜在的应用价值。本文回顾了扭曲部分相干光束的发展历程与基本理论,以扭曲高斯谢尔模光束和扭曲椭圆多高斯谢尔模光束为例,重点研究其理论模型、实验产生以及传输特性。首先,提出了一种扭曲高斯谢尔模光束的理论与实验产生方法,填补了该光束多年来在实验产生上的空缺。借助于魏格纳(Wigner)分布函数,利用三个柱透镜系统将各向异性高斯谢尔模光束转换为扭曲高斯谢尔模光束。建立了一个用于精确控制各向异性高斯谢尔模光束两正交方向上光斑大小和横向相干宽度的实验装置,将该装置精确调控后的光束经过三个柱透镜所组成的光学系统,最终在实验上成功产生了真正的扭曲高斯谢尔模光束。其次,构造了一种新型的部分相干光源——扭曲椭圆多高斯谢尔模源,它可以看作多个具有不同初始参数和权重的扭曲椭圆高斯谢尔模光束的非相干叠加。利用广义的柯林斯(Collins)公式推导了扭曲椭圆多高斯谢尔模光束经过近轴ABCD光学系统后的交叉谱密度表达式。研究表明,扭曲椭圆多高斯谢尔模光束在远场能够产生椭圆平顶分布,且光束在传播过程中相对于传播轴发生顺时针或逆时针旋转,旋转方向由扭曲因子的符号决定。此外,借助于魏格纳分布函数推导了光束的轨道角动量和传输因子表达式,分析了扭曲相位和光束指数对轨道角动量和传输因子的影响。最后,对本论文进行总结并规划下一步研究工作。