基于一阶波恩近似, 研究了部分空间相干平面光经准均匀介质的散射特性, 得到了远场散射光谱强度和光谱相干度的解析表达式。讨论了入射光的空间相干性和介质特性对散射场光谱强度和光谱相干度的影响。比较了入射光是完全相干光和部分相干光时, 散射场光谱强度和相干度的区别。研究结果表明: 入射光的空间相干性对散射场光谱强度的分布有重要影响; 随着入射光空间相干长度的增大, 光谱宽度减小; 光谱相干度随着入射光束腰宽度或介质有效半径的增大而减小。当准均匀介质的有效半径和相干长度、入射光的空间相干长度满足一定条件时, 散射光是完全相干光。

建立了随机电磁光束通过大气湍流的传输模型, 并对比研究了高斯-谢尔模光束在大气湍流和自由空间的传输特性。研究表明, 光谱偏振度随传输距离变化, 并在远场趋于稳定; 得到了远场稳定偏振度的解析表达式, 其在大气湍流传输中与光束的自相关长度和互相关长度无关; 光谱相干度在自由空间的远场趋于1, 而在大气湍流的远场趋于0, 并且湍流强度越大光谱相干度下降越快, 光谱密度衰减越快。

根据一级波恩近似和非稳态场的散射理论，研究分析了部分相干光脉冲经各向异性介质散射的光谱和相干特性。通过数值计算给出了介质参数和脉冲参数对各向异性介质散射场光谱密度和光谱相干度的影响。结果表明，与各向同性介质散射场的光谱密度和光谱相干度分布都具有轴对称性分布相比，各向异性介质散射场的光谱密度和光谱相干度分布都不对称。最后对所得主要结果进行了物理解释。

基于电磁束相干和偏振性的统一理论,推导出部分相干部分偏振矢量双曲余弦-高斯光束通过双焦透镜后交叉谱密度的解析式。部分相干部分偏振矢量高斯谢尔模型光束通过双焦透镜的传输和部分相干部分偏振矢量双曲余弦-高斯光束通过常规透镜的传输是2个特例。研究表明:聚焦矢量双曲余弦-高斯光束的光强、偏振度、光谱相干度和焦移与离心参数、相关长度、束腰宽度和透镜焦距等参数有关。

运用广义惠更斯菲涅耳原理,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的远场传输规律。研究表明,部分相干涡旋光束的光谱相干度及光强分布与光束的拓扑电荷数、空间相对相干长度及湍流介质的折射率结构常数等因素有关。在湍流介质中,光谱相干度存在相位奇点,并且随着空间相对相干长度的增大,相干涡旋逐渐演化为强度涡旋,而湍流介质的强弱对部分相干涡旋光束的影响则相反,随着湍流介质的折射率常数的增大,强度涡旋逐渐演化为相干涡旋。

基于广义惠更斯-菲涅耳原理，并采用Rytov相位结构函数二次近似的方法，推导出了部分相干环状光束通过湍流大气传输时，其光谱相干度的解析公式，并研究了光束的空间相干特性。研究表明，部分相干环状光束通过自由空间传输时其光谱相干度会出现振荡和相位奇异现象，且光束遮拦比ε越大振荡越厉害。但是，随着湍流的增强，其振荡逐渐减弱直至消失，不同ε的光谱相干度曲线相接近，并呈类高斯分布。光束遮拦比ε越大的部分相干环状光束其空间相干性受湍流影响越小。此外，在自由空间中，若光束相干参数α较小，随ε的变化光谱相干度二阶矩宽度w_c可大于或小于其光谱强度二阶矩宽度w_i，且临界值ε₀随α的增大而增大；随着α的增大，则无论ε取何值都有w_c>w_i。然而，当湍流增强到一定程度，总是有w_ci。

由部分相干光的传输理论出发,对部分相干修正贝塞尔高斯光束通过球差透镜聚焦后轴上光强分布进行了研究,数值计算表明:当光谱相干度较小时,正、负球差对应的最佳聚焦点位于无球差时对应的最佳聚焦点的两侧;当光谱相干度较大时,正、负球差对应的最佳聚焦点将位于无球差时对应的最佳聚焦点的左侧.研究进一步表明,最佳聚焦点随着透镜菲涅耳数的增大向几何焦点方向靠近,并趋于一个定值.当光束菲涅耳数为 1 时,无球差时对应的最佳聚焦点逐渐趋于 0.908,该值与光谱相干度无关,当透镜具有球差时,该值与光谱相干度有关.

基于部分相干光的传输理论，研究了部分相干修正贝塞尔高斯光束(MBGB)通过光阑透镜系统后，轴上光谱位移及光谱开关．数值计算结果表明，光谱开关主要与截断参量、光束菲涅耳数以及光谱相干度有关．光谱开关的个数随着光束菲涅耳数以及截断参量的增大将增多，而随光谱相干度的增大而减少．但当截断参量增大到一定值时，光谱开关将消失．例如，当光谱相干度取0．5时，截断参量大于2．2，光谱开关将消失，仅表现出蓝移．