贝塞尔-高斯光束（Bessel-Gaussian Beam,BGB）具有一般涡旋光束没有的特点,它具有一定的无衍射和自愈特性,且相比于激光束、高斯光束等具有更好的抗湍流能力,是传输理论中的最佳代表光束之一。其在无线光通信领域具有重要的应用价值,可以作为“光学扳手”,也可以在细胞操控治疗、图像处理以及信息保密等领域中进行广泛的应用。论文主要对贝塞尔-高斯光束在大气湍流中的传输特性进行了详细的分析。具体内容如下:论文基于经典的衍射传输理论,广义惠更斯-菲涅尔原理以及功率谱反演法下的多相位屏传输理论,计算了贝塞尔-高斯光束的平均强度。并且在第三章还根据基础积分公式,基于平面波矢量角谱展开推导了矢量贝塞尔-高斯光束在真空中的远场传输解析表达式,并以同样的方法推导了加入聚焦因子的矢量聚焦贝塞尔-高斯光束的解析表达式。论文基于平面波角谱展开理论以及Rytov方法得到的湍流统计量计算仿真了高阶贝塞尔-高斯光束在大气湍流中的传输特性。根据Rytov方法得到的湍流统计量结合光场表达式计算仿真分析了贝塞尔-高斯光束在大气湍流中的平均强度、展宽和漂移。结果表明,光束的轨道角动量越大,越容易产生展宽和漂移,并且强湍流对贝塞尔-高斯光束的漂移量相比于弱湍会在量级上发生变化,且高斯光束漂移小于高阶贝塞尔-高斯光束。同时也进行了复用光束的光强分布模拟,得到了不同拓扑荷下的复用光束的光场结构,并且基于湍流统计量也得到了复用光束在不同湍流强度下的光场分布,可以看出,在强湍流下光束基本失真,衰减十分严重。本文不仅仅在视距上进行了大量研究,还基于李托夫相位结构和ITU-R大气结构常数模型推导了斜程路径上聚焦与非聚焦下矢量贝塞尔-高斯光束的螺旋谱特性。结果表明,同样条件下上行螺旋谱总是低于下行,并且分析了不同初始参数下光束随传输距离变化的斜程螺旋谱特性。结果表明,在不同湍流强度下上下行传输螺旋谱大小会出现交叉情况,主要是因为上行小于下行以及湍流强度对矢量贝塞尔-高斯光束影响最大导致的,且斜程传输的螺旋谱要大于视距传输。同时聚焦矢量贝塞尔-高斯光束在不同参量改变下的螺旋谱特性与非聚焦矢量贝塞尔-高斯光束保持一致,但聚焦光束在更远距离后要比非聚焦光束具备更强的抗湍流效应,聚焦光束的螺旋谱要更大。根据衍射积分公式得到径向偏振贝塞尔-高斯光束解析表达式,并研究了其偏振特性。发现在源平面内光束偏振是沿着径向的,这符合理论,但随着传输距离的增大看到其偏振方向已经发生改变,不再沿着径向了,且其在一定距离内具备无衍射特性。同样也分析了复用贝塞尔-高斯光束的偏振特性,结果与单束类似,但复用光束的偏振结构与之拓扑荷组合关系密切相关。还基于多相位屏法计算仿真了贝塞尔-高斯光束在大气湍流中的离散化闪烁指数、指向偏差以及螺旋谱。得到了湍流越强闪烁指数越高,光强最大处附近闪烁点最小,并且湍流尺度范围越大闪烁越大。同时对比了标量与矢量贝塞尔-高斯光束指向偏差,得到矢量光束指向偏差要小于标量,矢量光束更稳定。利用相位屏分析了复用贝塞尔-高斯光束串扰特性,得到在强湍条件下,已经无法区分出携带信息的轨道角动量。此时,信息被破坏,光束严重失真。本文为贝塞尔-高斯光束在大气湍流中的传输提供了理论基础,也为贝塞尔-高斯光束在光通信领域中的应用奠定了基础。