双轴晶体通过锥形折射产生了空心光束的现象,在十九世纪初就进入了公众的视线,现在随着激光技术的发展以及人造合成晶体等技术的应用,锥形折射对激光束模式的会聚和变形引起了人们的兴趣。根据锥形折射理论,当一束激光沿着双轴晶体的一个光轴传播时,这将会产生一束空心圆锥形光。空心圆锥形光的这种能量分布特点使得空心圆锥形光具有实心激光无法比拟的优点和应用前景,如空心圆锥形光可缩放的特性,使得它在原理上与实心光束逐点逐行扫描方式不同,具有扫描速度快、扫描范围广的优点,利用空心圆锥形光可以进行多目标探测、多目标跟踪,因此空心圆锥形光在印刷、扫描、复印、雷达、制导、通信、疾病诊断等工业、医疗与国防领域有广泛的应用。所以双轴晶体的这种特殊现象一直以来引起很多科研人员的关注。但是到目前为止,由于产生空心圆锥形光的晶体结构和特性以及空心圆锥形光的锥角控制和输出特性等没有得到深入的理论和实验研究,因而直到今天,空心圆锥形光也没有在实际中得到应用。因此我们对空心圆锥形光的产生、输出特性等进行理论分析和实验研究,其研究内容包括:解释双轴晶体自身的双折射现象,开展对双轴晶体亥姆霍兹方程平面波解的研究,对于晶体产生贝塞尔光束或圆锥光束时采用基于电场矢量的方法对其求解,推导四阶波数的四阶代数方程,并用法拉利法精确研究了旁轴近似,得到圆锥衍射积分方程的简单推广。对于双轴晶体产生的空心光束,除了定义一般的参数外还需要定义几个表征空心光束径向强度分布特征的特殊参数。介绍几种产生空心光束的方法并分别对其机理进行研究。为后续的实验开展和分析部分实现了铺垫。利用产生的拉盖尔-高斯光束对空心光束进行进一步的研究,实现对双轴晶体从双折射现象到拉盖尔-高斯光束现象的分析,通过调整晶体的角度来调整观测到的光束,进而分析锥形折射的特性。对于衍射计数取不同值时的情况,产生的空心光束也有不同的特性。该工作对推进空心圆锥形光的应用具有重要意义。