采用随机相位屏仿真方法模拟了各向异性大气湍流及贝塞尔高斯涡旋光束在其中的强度分布、在轴闪烁指数和抖动效应, 分析了各向异性湍流参数和波源参数对涡旋光束传输质量的影响.结果表明, 在各向异性大气湍流中, 贝塞尔高斯涡旋光束的强度分布随传输距离的变化情况与离轴距离有关, 仅一级圆环处强度值单调递减, 其余次级圆环处强度值均呈现先增后降的趋势.在近距离处, 贝塞尔高斯涡旋光束的在轴闪烁指数随波形参数的增大而减小, 随光束宽度的增大呈现先上升后下降再上升的趋势, 该现象与贝塞尔高斯光束的光斑尺寸大小相关; 其抖动效应随波形参数、拓扑荷数量、波长和束腰半径的增大而减弱.但在远距离处贝塞尔高斯涡旋光束的闪烁效应和抖动效应随波形参数的影响与近距离处相反, 这与贝塞尔高斯光束的展宽突然增大的现象一致.贝塞尔高斯涡旋光束在各向异性湍流大气中的抖动效应小于在各向同性湍流大气中的情况, 并且在远距离处大于拉盖尔高斯涡旋光束的抖动效应.

为了减少非等晕性对望远成像系统性能的影响, 扩大系统的有效视场, 对宽视场望远成像系统的非等晕性进行了研究。首先采用多层相位屏法实现了非等晕成像的数值模拟, 然后利用数值模拟系统计算了典型大气条件下(大气相干长度 r0 = 0.1 m)轴中心点与偏离轴 θ角度目标点两者间的畸变波前均方差值, 分析了系统口径 D分别为 1 m、2 m和 4 m 对应畸变波前均方差值随偏离角度 θ的变化情况。分析结果表明, 畸变波前有倾斜项时, 系统口径 D越大, 畸变波前均方差值随角度 θ的增加上升得越慢, 非等晕性的影响越小; 去掉倾斜畸变时, 系统口径 D越大, 畸变波前均方差值随角度 θ的增加上升得越快, 非等晕性的影响越严重。倾斜非等晕性随系统口径的增加而减少, 对大口径的望远成像系统(D≥5 m)主要考虑高阶波前畸变对成像的影响。

基于光学4?级联系统，采用前向迭代算法和通过产生多个随机相位板对图像进行了加密和解密。给出了该方法的原理和迭代实现的过程。对该方法在收敛速度、解密图像质量、相位板数目和相位量化阶数对解密图像质量的影响以及保密和安全性能等方面进行了分析和研究。模拟结果表明，该方法收敛速度快，解密图像质量好，可以降低相位板相位量化阶数有限所引起的误差对解密图像质量的影响，图像的安全和保密性能也得到了很大的提高。