为实现激光湍流大气传输效应的快速评估，采用数值仿真方法研究高斯光束远场长曝光光斑的定标规律。首先，对理想光束真空衍射和湍流扩展效应分别定标，结果表明光源截断强弱影响远场有效半径大小。然后，考虑衍射、初始像差、平台抖动和湍流扩展的相互作用，改进了半径平方加和假设，建立了远场63.2%环围功率半径和平均光强的定标规律模型。特别地，对于截断因子为22的高斯光束，在实际激光系统特性、常用光学湍流廓线、地对空传输路径组成的参数空间中开展了数值仿真，利用遗传算法确定了模型的标度指数。结果表明基于改进的半径平方加和方法所建立的定标规律模型精度有了显著提升。定标规律模型与数值仿真的结果对比表明，真空传输远场半径的平均相对偏差为1.55%，湍流大气传输远场半径和平均光强的平均相对偏差分别为1.92%和3.80%。

针对序列长脉冲激光,提出了衡量序列长脉冲激光热晕效应强度的热畸变参数,建立了序列长脉冲激光热晕效应的数值仿真模型,并进行了实验验证。对比分析后发现实验结果与仿真结果在光斑形态和大小方面具有较好的一致性,从而验证了序列长脉冲激光热晕效应的数学物理模型及仿真算法的可靠性。在此基础上,通过改变大气参数及发射系统参数进行大量的数值仿真,得出由序列长脉冲激光热晕效应引起的光斑扩展与热畸变参数的定量关系,即序列长脉冲激光热晕效应的定标规律。

非线性热晕效应对高能激光大气传输有重要的影响，一个可以用来预测和评价高能激光在不同传输条件下自适应光学系统补偿效果的定标规律对实际的工程应用有重要的意义。利用激光大气传输四维仿真程序，通过仿真不同空间带宽的自适应光学系统，在均匀路径下，对不同发射口径、不同传输距离聚焦光束稳态热晕的相位补偿进行了数值计算。结果表明，自适应光学系统空间带宽对聚焦光束热晕效应的相位补偿影响差别不大，使用广义畸变参数N可以较好地定标其相位补偿效果。

利用高能激光大气传输四维仿真程序,对高能激光在大气中传输时湍流热晕相互作用引起的光斑扩展进行了数值分析。得到了在不同湍流效应情况下,由热晕效应引起的焦平面上63.2%环围能量半径的光斑扩展规律以及不同光斑半径内的平均功率密度定标关系式。根据此定标关系,能够对高能激光在大气中传输的效果做出快速的预测和有效的评估。

利用激光大气传输4维程序,结合均方和半径分析方法,对氟化氘(DF)激光大气传输的定标规律进行了数值分析.得到了焦平面处63.2%环围能量半径的光斑扩展规律以及在焦平面上不同环围能量半径内的平均功率密度定标关系式.此定标关系不仅适用于大菲涅耳数、弱传输效应条件下,同时也适用于小菲涅耳数、强传输效应条件下DF高能激光大气传输,从而能够对激光大气传输的效果做出快速地预测和有效地评估.

建议采用63．2%环围能量半径及其内平均功率密度描述激光器大气传输光斑扩展特性。通过利用数值模拟及实验观测相结合的方法，对聚焦平台光束大气传输线性效应及湍流热晕相互作用引起的光束扩展进行了大量的数值模拟及部分实验研究，建立了描述聚焦平台光束大气传输光束扩展与大气传输特征物理参量的定标关系，从而为激光工程应用的可行性及系统参量的优化设计提供依据。