基于广义惠更斯-菲涅耳原理、交叉谱密度函数，利用修正Von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构常数模型，推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时的束宽及角扩展表达式，讨论并对比斜程和水平两种传输方式下天顶角、传输距离、湍流强度、相干长度等参数对光束束宽与角扩展的影响，同时分别从相对束宽和相对角扩展的角度分析各种参数对于光束抑制湍流能力的影响，并给予相应的物理解释。结果表明：当天顶角小于π/3时，光束在斜程传输时的光束扩展和角扩展量接近于垂直传输，所受湍流影响很小。传输距离大于1 km时，束宽和相对束宽随传输距离的增加而明显增加。光束相干长度越大，光束所受湍流影响越大，而束宽及角扩展会随之减小。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，推导出部分相干厄米高斯（HG）光束通过斜程大气湍流传输的均方根束宽和角扩展的解析表达式，并用以研究了传输路径和光束阶数对部分相干HG光束传输的影响。引入相对束宽和相对角扩展来定量描述光束抗拒大气湍流的能力。结果表明：在相同条件下，部分相干HG光束斜程传输受大气湍流的影响要小于水平传输，与水平传输相比斜程传输更有利于部分相干光束在大气湍流中的传输，光束阶数越大部分相干HG光束受大气湍流的影响越小。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，并利用Rytov相位结构函数二次近似的方法，推导出了受光阑限制的高斯谢尔模型(GSM)光束通过湍流大气传输的二阶矩宽度及扩展角解析表达式。以未受光阑限制的GSM光束为参照光束，分别利用扩展角和归一化远场平均光强分布研究了受光阑限制的GSM光通过湍流大气传输的方向性。研究表明，若以扩展角表征光束的方向性，则在一定条件下，截断参数δ不同的受光阑限制的GSM光束能够与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间及湍流大气中具有相同的方向性；若以归一化远场平均光强分布表征光束的方向性，则即使扩展角一致，δ不同的受光阑限制的GSM光束与相应的未受光阑限制的GSM光束在自由空间中的方向性也并不相同，但在湍流中则一致。

采用积分变换，推导出了双曲余弦高斯(ChG)列阵光束通过湍流大气传输的二阶矩束宽和角扩展的解析公式，给出了ChG列阵光束与一束高斯光束具有相同角扩展的条件。研究表明:相干合成的ChG列阵光束的角扩展比非相干合成的小，但是，非相干合成的ChG列阵光束的角扩展受湍流影响比相干合成ChG光束小；相干合成情况下，ChG列阵光束的角扩展随离心参数、束腰宽度和相对子光束间距的变化均出现振荡，但在湍流中的振荡减弱，非相干合成情况下，ChG列阵光束的角扩展与相对子光束间距和光束数无关。