基于广义的Huygens-Fresnel原理和非Kolmogorov谱模型, 推导了无线光通信系统中径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时瑞利区间zR和湍流距离zT的解析表达式, 对瑞利区间和湍流距离随湍流参量和光束参量的变化情况进行了数值分析.结果表明: 不论是相干还是非相干合成, 径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束的zR和zT均随湍流广义指数α的增大非单调变化, 当α=3.11时, zR和zT取最小值, 此时阵列光束扩展最大; 相干合成比非相干合成的光束扩展要小, 但其受湍流的影响更大; 对于相干合成而言, 径向分布半径r0越大, 合成光束的zR和zT就越大, 而非相干合成的zR和zT不受r0的影响; 不论是相干还是非相干合成, 阵列子光束数目对合成光束的zR和zT没有影响; 当光束相干参量β足够小或波长λ足够大时, 大气湍流对阵列光束zR的影响可以忽略.

为了研究部分相干双曲余弦高斯激光瑞利区间所受到的大气湍流作用的影响，采用解析分析和数值计算的方法，研究了自由空间中瑞利区间所受各种因素的影响，发现激光瑞利区间随光束相干强度、高斯束腰宽度和大气湍流内尺寸的增强而增大，随大气折射率起伏强度和激光波长的增加而减小。结果表明，湍流内尺寸对瑞利区间的影响较为显著，而湍流外尺寸对瑞利区间的影响作用有限，瑞利区间的大小取决于大气质量和激光本身特性。

给出了部分相干平顶光束通过非Kolmogorov湍流传输的湍流距离解析表达式,并研究了非Kolmogorov湍流的湍流广义指数、内尺度、外尺度和光束参数对部分相干平顶光束湍流距离的影响。研究表明: 湍流距离随相干参数、束腰、外尺度(当湍流广义指数的取值为3.6~4.0时)的增大而减小；随光束阶数、内尺度的增大而增大；随湍流广义指数先减小后增大,且在湍流广义指数取3.11时存在极小值,即光束扩展的极大值。同时利用湍流广义指数及光束参数,具体比较了湍流距离与瑞利区间的大小,并指出光束参数及湍流广义指数决定了湍流是否在瑞利区间内就能对光束扩展构成明显的影响。

求解出了部分相干环状光束在非Kolmogorov 湍流中的瑞利区间解析表达式，并研究了湍流参量(广义指数α 、内尺度l0 、外尺度L0 )和光束参数对光束瑞利区间的影响。研究表明，湍流中瑞利区间zR| turb 随湍流增强而减小，且始终小于自由空间中瑞利区间zR| free ；zR| turb 随L0 (当3.6 < α < 4 时)的增大而减小，随l0 的增大而增大；zR| turb 随α 的增大先减小后增大，且在α = 3.11 处时存在极小值。此外，湍流对于光束瑞利区间的影响随相干参数β 、束腰w0 增大和遮拦比ε 、光束阶数M(N ) 的减小而增大。

推导出了高斯谢尔(GSM)光束通过非Kolmogorov湍流大气传输的瑞利区间zR和湍流距离zT解析表达式，并研究了湍流参量（广义指数α、内尺度l0及外尺度L0）对部分相干光扩展的影响。研究表明，随着α的增大，zR先减小而后增大，且在α=3.11处时存在极小值，即光束扩展的极大值。zR随L0的减小而增大(仅当3.6<α<4时);zR随l0的增大而增大。当α>3.11时，α越大，l0对于zR的影响越小。值得指出的是：若相干参数β或束腰半径w0较小时，不论α取何值，在瑞利范围之内，湍流大气对光束扩展几乎不构成影响；相反，β或w0取较大值，不论α取何值，在瑞利区间范围内湍流大气对光束扩展都会产生明显的影响。此外，若β或w0取值在一定范围内，湍流大气是否能在瑞利区间范围内对光束扩展构成影响将与广义指数α相关。