为了研究光束的光谱传输特性, 根据广义惠更斯-菲涅耳原理, 推导了高斯光束光谱经自由空间和湍流大气传输的表达式, 并以中心频率为1.78×1015rad/s、谱宽为8.39×1013rad/s的高斯光束为例进行了数值分析。结果表明, 高斯光束传输过程中, z轴附近光谱存在少量蓝移, 离轴距离增大到约为0.5w(z)时, 光谱由蓝移变为红移, 湍流效应对离轴较远点的谱移现象有比较明显的抑制作用, 而增大源光谱的带宽, 则会使谱移现象更显著; 计算1.78×1015rad/s和1.75×1015rad/s两束单色光传输5000m时传输截面上的光强分布发现, 对于某个横向位置, 源光谱中心频率激光的强度会比某个其它频率激光的强度小, 产生传输截面上的谱移现象, 谱移现象随各参量的变化规律可由高斯光束的束腰变化规律和湍流效应对光束的展宽效应进行解释。

为了统一地研究多色高斯-谢尔模型(GSM)光束通过杨氏双缝衍射后在近场和远场的光谱移动和光谱开关现象，利用部分相干光的广义衍射积分公式，得到了多色GSM光束通过杨氏双缝和ABCD光学系统后的谱强度解析表达式。从该式可看出，多色GSM光束轴上光谱移动的成因是不同频率成分的光具有不同的菲涅耳数。利用谱强度解析式并以自由空间作为ABCD光学系统的典型代表，对多色GSM光束在近场轴上和远场轴外的光谱移动和光谱开关现象作了数值计算研究。结果表明，所得谱强度解析表达式对GSM光束通过杨氏双缝衍射后的光谱移动和光谱开关现象的研究有一定的理论价值。

从惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发，对飞秒光脉冲在杨氏实验中的光谱移动和光谱开关做了研究和数值分析.结果表明，飞秒光脉冲在杨氏实验中也会出现光谱移动和光谱开关.一般情况下，光谱开关与脉冲宽度、载波频率、遮拦比和场点位置有关.光谱开关的数目随遮拦比的减小而减小，而发生光谱开关处的相对光谱移动随载波频率和脉冲宽度的减小而增加.因光谱开关极小值Smin=0，所以光谱开关属于奇点光学现象.可通过适当改变遮拦比来实现信息编码和信息传输.

在静态散射的框架内,以高斯光束透过表面粗糙的绝缘板的远场谱强度为例,对散射诱导的光谱变化做了研究。前散射光的谱强度相对源光谱可能有红移和蓝移,某些条件下还会产生光谱开关。在影响散射光谱强度的诸参数中,板的厚度相对平均厚度的差值H参数起主要作用。当H=0时,归一化谱强度保持不变。散射诱导的多色高斯光束远场光谱开关属于“奇点光学”效应。

从部分相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射扭曲高斯谢尔模型光束远场的光谱变化规律。结果表明,扭曲高斯谢尔模型光束在远场也会出现光谱移动和光谱开关效应。与衍射高斯谢尔模型光束情况相比,光谱移动和光谱开关效应不仅与光束空间相关性、截断参量和源光谱谱宽有关,光束的扭曲因子也会对衍射扭曲高斯谢尔模型光束远场的光谱移动和光谱开关效应产生影响。通过数值计算结果详细讨论了光束扭曲因子影响衍射扭曲高斯谢尔模型远场光谱的规律。

使用复解析信号法，研究了衍射长度与频率无关的超短脉冲贝塞耳－高斯光束在自由空间中的传输，推导出了解析表达式并进行了理论和计算分析．结果表明：在无衍射长度内，等衍射长度超短脉冲贝塞耳－高斯光束的横向光强分布扩展很小．在无衍射长度之外，横向光强分布有显著扩展．但是，在无衍射长度内轴上脉冲波形仍有展宽．随传输距离增加轴上蓝移单调增加逐渐达到一渐近值．随横向距离增加轴外光谱移动由蓝移变为红移．

Wolf效应,即部分相干光除满足定标律之外,即使在自由空间中传输时其光谱一般也会发生变化,是一类著名的相关诱导光谱变化现象。以高斯谢尔模型(GSM)光束作为部分相干光的典型例子,研究湍流对高斯谢尔模型光束光谱移动的影响。基于部分相干光的传输定理,并考虑湍流的存在,推导出了高斯谢尔模型光束通过湍流介质的光谱公式,并作了数值计算。研究表明,无论定标律是否满足,湍流都会影响高斯谢尔模型光束的光谱。湍流越强,与无湍流情况比较光谱移动越大。特别是,若不满足定标律时轴外光谱还会出现分裂。高斯谢尔模型光束在湍流介质中的光谱移动由光束的空间相干性、折射率结构常数C2n和位置等参量决定。

基于部分相干光的传输方程研究了多色高斯谢尔模型光束通过球差透镜的光谱变化。结果表明,多色高斯谢尔模型光束通过球差透镜后的轴上光谱与空间相关参量β,球差系数C4,源光谱谱宽σ0,位置z有关。着重分析了球差对轴上光谱的影响,将所得的结果与无像差的理想情况作了比较。当无球差时,轴上光谱仅有蓝移,而有球差时,轴上光谱存在蓝移或红移,并会出现光谱分裂现象。在某些特定位置处,轴上光谱分裂为等高双峰,并有跃变出现。而且,球差对光谱的影响随空间相关性增加而变得明显。当空间相关参量减小到某一值时,光谱分裂消失。