激光晶体作为固体激光器中重要的核心部分,在很大程度上影响着激光器的输出特性,且由于激光晶体介质的热效应限制,高光束质量和高输出功率很难同时满足,严重制约高功率高光束质量固体激光器的发展。环形介质独特的构型能对激光器运行中产生的热效应问题进行有效的改善,可同时实现高功率、高光束质量激光输出,输出光束具有更好的传输特性。因此本论文围绕环形介质开展了激光的模式特性及其传输特性研究,主要研究内容和结果如下:1.基于亥姆霍兹方程推导了管状环形介质中光场的近似解析解,给出了光场传输的计算方法;利用Fox-Li迭代算法对与环形介质相匹配的环孔型光学谐振腔的激光振荡模式进行数值求解,数值计算了自再现模的形成过程中衍射损耗和环孔型光学谐振腔的横模模式鉴别能力,数值结果表明:环孔型光学谐振腔在一定的角向横模模式宽度内模式鉴别能力差,且采用高斯型入射光场可降低迭代次数,但自再现模稳定时的衍射损耗值与入射光场为单位平面波和[0,1]随机分布时保持一致,均为0.0932。2.基于弱波导近似推导了空心光纤中电场模式的本征方程,通过空心光纤的空心半径、纤芯半径和纤芯-外包层折射率差等关键参数设计了空心光纤单模或少模传输结构,并数值计算了空心光纤几何结构参数和纤芯-外包层折射率差对光纤模式的影响;根据Collins衍射积分公式数值计算了光纤模式的传输特性。3.基于环状光纤的理论模型,研究了环状光纤的内环半径、纤芯厚度和纤芯-包层折射率差对其模式分布特性的影响,数值计算结果表明:环状纤芯模面积增加,模式数量也增加;环状光纤中纤芯-包层折射率差增大,对光纤模式分布特性的影响越弱,但都存在超大横截面积的基模,内环半径为40μm,纤芯厚度为14.6μm,纤芯内仅存在基模的横截面积为4339μm2。本论文围绕环形介质开展了激光的模式特性及传输特性研究,为实现高光束质量和高功率输出兼顾的固体激光器的设计提供一定的理论基础。