针对内通道传输过程中激光束相位特性的变化,建立了内通道中光场-流场的耦合仿真模型,通过引入湍流相位屏模拟了内通道中湍流扰动对传输光束波前相位的影响。在此基础上,定量计算了不同轴向风速条件下内通道传输光束的波前相位特性,并结合自适应波前校正模型,分析了激光束经内通道传输后的波前校正效果。研究结果表明,随着轴向风速的增大,激光束波前相位中的高频成分呈现出先增大后减小的趋势,经自适应波前校正后的光束质量也呈现出类似趋势,且当轴向风速约为0.65 m/s时畸变波前中的高频成分最多,经波前校正后的光束质量最差。该模型能够为激光控制系统的设计和性能评估提供一定参考。

针对内通道中的稳态热晕效应与气体的吸收系数, 光束与气体的作用长度及光束自身强度分布的关系, 从稳态条件下的热传导方程入手, 建立了一套激光在内通道传输时气体热效应对光束质量影响的模型。利用该模型计算了环形光束在内通道传输时, 光束横截面上的气体温度分布及其引起的最大光程差、波前相位均方根、远场 Strehl比等光束质量参数与激光自身遮拦比、轴向气体速度的关系。模型中对气体温度分布的近似计算与理论的结果基本一致。该模型能够为激光控制系统的设计和性能评估提供一个定性的参考。

借助现有的流体力学分析软件，运用用户自定义函数的方式，建立了一套完整的光场流场耦合相互作用仿真模型。针对一种特殊的激光内传输通道，对光场流场耦合相互作用的气体热效应问题进行了仿真计算。仿真结果表明:通道内气体速度分布是非常不均匀的，但在无激光加热时，气体密度基本保持均匀分布；将激光加热效应引入到流场以后，气体密度分布会发生明显变化；激光加热引起的气体非均匀密度分布使得激光通过传输通道后，产生双鱼眼型结构的光场相位分布。

保持光传输通道内单一均匀的低吸收系数气体，对削弱内通道中的气体热效应有重要意义。采用气帘作为封装设备，对气帘的结构进行了设计。取气帘入口气体为氮气，出口气体为空气，借助现有计算流体力学软件FLUENT提供的组分输运模型，对气帘进行了数值模拟。结果表明，气帘入口段形成的平面射流可以阻挡外界空气的回流；在氮气与氧气相混合的区域内，尽管气体密度存在一定起伏，但气体密度变化的梯度方向与光传输方向基本是平行的，这种密度起伏只会对光场相位的活塞项产生影响，不会影响激光的远距离传输。最后，对气帘的性能进行了实验测试，实验结果表明，设计的气帘能够对管道内的气体进行密封，并避免了较大光程差的引入。

激光非均匀加热效应严重影响着激光能量的远距离传输。对于矩形平顶光束，在有轴向流存在的情况下，采用光束旋转的方式，借助商用的计算流体力学（CFD）软件Fluent，对激光在内通道中传输的气体热效应问题进行了仿真分析。仿真结果表明，激光束在横截面内的旋转，并不改变光场与气体耦合热效应到达稳态的时间。但是光束旋转效应使得光强非均匀分布带来的二阶像散项基本消失，光程差中只包含沿光轴方向对称的离焦项和球差项。而离焦项是便于校正的，因此光束旋转能够改善激光在内通道中的传输特性。

实验中观察到高能激光束通过光程总长、气体环境等条件相同,但局部布置不同的光路后,其接收光斑峰值功率密度、波前离焦和高阶像差等光束参量有差异对此问题,选择Z型和X型两种总长度相等的光路在相同气体环境下进行了数值研究.结果表明,产生上述差异的主要原因是由于两种光路中光束交叠区域大小和形状不同引起的气体热效应产生的附加相位有所不同而且对不同特性的光束,该差异也不同对高斯光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较小;对平顶高斯空心光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较明显因此,为抑制气体热效应对光束的影响,在考虑其它因素的同时,应尽可能减小光路中的光束交叠区域.