为了给湍流介质中光学系统的工程设计和性能评估提供参考依据，分析对比了平面波与球面波的光强闪烁。首先，基于经典弱起伏湍流理论推导了孔径接收时光强闪烁的解析表达式。然后，基于扩展的Rytov理论计算非弱起伏条件下的光强闪烁。最后，仿真了不同湍流强度、不同菲涅耳数下平面波与球面波的光强闪烁。结果表明，当Rytov方差小于4.8时，平面波与球面波的光强闪烁曲线存在一个交点，该交点对应菲涅耳数下的平面波闪烁与球面波闪烁强度相等；当Rytov方差大于4.8时，平面波的光强闪烁强度总是小于球面波。该研究对于无线光通信系统中光学收发天线的设计、光束波长、波形的选择具有重要意义。

采用空域滤波方法和海洋湍流功率谱, 编制了海洋湍流中扩展物体漫反射光成像的模拟仿真程序, 研究了成像质量与海洋湍流参数和接收孔径之间的关系。研究发现, 随着海水湍流功率谱中由温度引起的海水折射率变化与由盐度变化引起的海水折射率变化的比率的增大, 海水温度方差耗散率的增大, 以及单位质量海水动能耗散率的减小, 海洋湍流的可见参数减小, 成像质量变差。该数值模拟方法为研究海洋湍流中扩展物体的漫反射光成像提供了一种可行、正确的方法。

从推广的惠更斯-菲涅尔原理出发,推导出了部分相干电磁光束的光谱在湍流介质中传输的表达式,并以电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束为例,研究了湍流对电磁高斯-谢尔模型光束光谱的影响.研究结果表明,在湍流介质中传输的部分相干电磁光束的光谱会随着折射率结构常数、空间相干长度、光斑大小的改变而变化.

从推广的惠更斯-菲涅尔原理出发,推导出了部分相干电磁光束的偏振态在湍流介质中传输的表达式.并以电磁高斯-谢尔模型(EGSM)光束为例,研究了湍流对电磁高斯-谢尔模型光束偏振态的影响.研究结果表明,对于轴上点,湍流介质的折射率结构常数越大,偏振度趋于最大值的速度越快,达到的最大值越小;光斑越大,偏振度达到最大值的位置离光源越远,在光斑增大的过程中,偏振度所达到的极大值会先增大后减小,最后保持与光源相同的偏振度不变.对于轴外点,一个固定的z,光的偏振度随着离轴距离的增大而逐渐下降,并最终等于零.折射率结构常数越大,偏振度随离轴距离的增大而下降得越缓慢;光斑越大,偏振度随离轴距离的增大下降得越快.