进入21世纪以来,激光技术在以激光加工为代表的民用领域和以激光武器为代表的国防领域,得到高度重视并获得长足进步。但同时,也对提高激光器输出功率和光束质量,及对改善激光传输特性与探索新的操控方式,提出了紧迫需求。本文在此需求背景下,从探索激光束在不同介质中传输时可能发生的自会聚效应入手,实验研究并提出了可提高激光远场功率密度的新方法、新途径与应用方向。　　分步傅里叶算法是全文模拟激光束传输过程的基本方法,艾里光束是研究激光束在空气自会聚的基础。因此,论文首先介绍了分步傅里叶理论模拟算法的基本思想、求解过程和结果;基于理论模拟和相关实验结果,简要论述了艾里光束发展概况、基本理论、实验结论和基本特性。　　从分析正、负极化纳米悬浊液中光束对纳米微粒的梯度力入手,建立了激光束在纳米悬浊液中传输的非线性理论模型,进行了激光束在负极化纳米悬浊液中自会聚效应的仿真模拟;分别制备了多种浓度的正、负极化纳米悬浊液样品,实验上通过分析和观察光束侧向和横向的传输行为,观察到了激光束在负极化纳米悬浊液中的自会聚效应,验证了此自会聚效应稳定抑制光束衍射的预测;通过对比正、负极化纳米悬浊液在不同非线性条件下的光强透过率,实验验证了负极化纳米悬浊液中光束的自感应透明效应。　　分析了空气中构建自会聚光束的基本条件和理论基础,仿真了自会聚光束的传输过程,设计并建立了产生自会聚光束的实验系统,采用计算机产生全息膜片技术和液晶空间光调制技术,在实验上产生了自会聚光束,并验证了它的急剧会聚和会聚后蜕化成贝塞尔光束的特性;为了加深对自会聚光束蜕化特性的理解和拓展其潜在应用机制,理论上推导了自会聚光束的远场衍射结果,实验上探讨并实现了它对非吸收型微粒流的主动导引作用。　　基于艾里光束的无衍射、自弯曲和自修复传输特性,提出了4路和8路一维艾里光束阵列合成自会聚光束的基本思路和原理,采用分步傅里叶算法仿真了合成的过程,搭建了相应的实验系统,实验上实现了多路艾里光束合成的自会聚光束;发现了8路艾里光束合成的自会聚光束蜕化成“瓶子串”光束的现象,并实现了对多个吸收型微粒的捕获;采用酒精灯烤热铝箔的方法,在激光束传输路径上模拟了气流场,通过与高斯光束对比,验证了合成自会聚光束的抗气流扰动特性;此外,实验实现了对合成自会聚光束会聚位置的控制及传输方向的非机械偏转。　　为了拓展自会聚光束的应用机制,实验研究了高功率密度激光束对吸收型微粒的捕获和推动。实验实现了会聚型激光束对不规则、吸收型微粒的捕获,设计了一系列实验,基于光泳力的作用机理,证明了此捕获机制与传统机制的不同,分析论述了捕获微粒在光场中的受力平衡机制;基于这种捕获机制,实验实现了单高斯激光束对单个吸收型微粒的导引;结合激光诱导的温度场效应,实验分别研究和验证了空气和液体中,激光束对多种吸收型微粒群的推动作用,并定性研究了光束功率密度对推动方向的影响。