采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程，研究了复合贝塞尔高斯（cBG）光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现：由于热晕效应造成的光强和相位畸变，cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽，并产生模式串扰。当风速较小时，大气介质吸收激光产生的热效应较强，导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束，其相对串扰能量较小，受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外，还研究了旋转cBG光束的热晕效应，该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此，相较于非旋转cBG光束，旋转cBG光束的光强分布比更均匀，模式串扰更小。并且，随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大，模式串扰减弱。综上，增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。

介绍了大气湍流效应和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展。主要介绍了合成激光在大气中传输的解析和数值模拟研究方法，大气湍流效应对列阵合成光束的光强分布、远场发散角、方向性、曲率半径和湍流距离的影响，以及大气热晕效应对列阵合成光束的光强分布、传输效率、重心偏移、热晕时间尺度和焦移的影响。研究结果表明，大气湍流效应和热晕效应对合成激光光束质量的影响与光束合成方式、合成光束参数以及大气参数密切相关。

“之字形”光路薄管固体激光是一种结构紧凑、增益高且利于发射的新型激光光源。针对薄管固体激光光源及其大气长程传输过程中的光束质量退化问题，提出了基于直角锥面变形镜的薄管激光校正方法，进而通过建立薄管激光校正模型以及大气长程传输模型，开展了薄管激光大气长程传输光束质量分析。首先，针对大遮拦比窄环宽环形光束与发射系统的匹配问题，提供了一种薄管激光环形光束整形变换方案，有效实现了薄管激光的整形和变换。然后，分析了薄管激光光源光束质量、大气湍流效应和热晕效应等对整形变换后的薄管激光大气长程传输特性的影响，进而明确了薄管激光大气长程传输光束质量退化机理。最后，分析了直角锥面变形镜对薄管激光的光源畸变、大气湍流的低频分量和热晕导致的离焦相位等的校正效果。结果表明，经过直角锥面变形镜的校正，薄管激光光源光束质量明显改善，大气长程传输后的远场光束质量有所提高。若进一步配合常规变形镜进行联合校正，薄管激光大气长程传输后的远场光束质量可得到显著提升。