研究了海洋湍流中部分相干厄米-高斯光束的传输特性。首先，根据广义惠更斯-菲涅耳原理，建立了海洋湍流中厄米-高斯光束的强度分析模型。然后，推导了海洋湍流中厄米-高斯光束的均方束腰宽、瑞利区间和湍流距离的表达式。最后，对海洋湍流中厄米-高斯光束的均方束腰宽、瑞利区间和湍流距离进行仿真分析。仿真结果表明，均方束腰宽随着均方温度耗散率和温度与盐度相对参数的增大而增加，随着湍流动能耗散率的增大而减小。此外，瑞利区间和湍流距离都随着厄米-高斯光束的阶数的增加而增大。该研究可以为水下光通信研究提供理论依据。

在自由光空间通信领域，使用不同束腰半径组合的涡旋叠加光束可以在同一信道开销下传递更多信息。受大气湍流影响涡旋光束会发生相位扰动，进而影响其轨道角动量（OAM）模态识别。现有模型无法准确识别受随机大气湍流影响而发生扰动的OAM叠加光束模态。因此，提出一种基于注意力机制的深度学习识别方法。将注意力机制模块嵌入到VGG-16中，以提升模型对不同状态叠加光束模态的感知性能。另外为模拟湍流的真实状态，利用功率谱反演法模拟大气湍流，并使用次谐波补偿随机湍流屏的低频信息。同时，建立受到随机湍流影响发生相位扰动的OAM叠加光束数据集，利用该数据集训练所提模型。实验结果表明，在未知大气湍流强度条件下，对比传统方法，所提方法对OAM的识别准确率最高提升了4.46%。这表明了该模型对识别OAM叠加光束的有效性，以及良好的鲁棒性和较好的泛化能力，为识别OAM模态提供一种新的方法。

完美涡旋（POV）光束具有光束半径与拓扑荷数无关的特点，与其他涡旋光束相比具有更加稳定的空间强度分布特性。利用多相位屏法和傅里叶变换法，分析了POV光束在大气湍流中的斜程传输特性。采用光束漂移和孔径平均闪烁指数作为大气湍流影响光束质量的评价参数，对比了POV光束与高斯涡旋光束在相同传输条件下的光束质量。结果表明：相比于高斯涡旋光束，POV光束的光束稳定性更好。当拓扑荷数增大或天顶角减小时，POV光束抵抗大气湍流的能力增强。在不改变POV光束拓扑荷数的前提下增大其光束半径，也能提高POV光束对大气湍流的抵抗能力。

直流-射频（Direct Current-Radio Frequency，DC-RF）混合等离子体具有高温、高化学活性等特点，在核用超细粉末材料制备领域有着广阔的应用前景。对这种混合等离子体的特性进行研究，可以为等离子体发生器装置的设计及稳定运行提供参考。本文采用k-ε湍流模型，对DC-RF混合等离子体发生器内的热等离子体的温度及流场空间分布进行模拟，并在此基础上分析了各工作参数对混合等离子体流动及传热特性的影响。模拟结果表明：提高DC弧电流、增大反应气及冷却气流量均能减弱混合等离子体发生器入口处的回流效应；提升RF线圈电流则能增加RF线圈附近的等离子体温度及高温弧区面积，但过大的气流量及过高的线圈电流会对发生器装置的正常工作产生不利影响。因此，需要合理调节各种工作参数来改变混合等离子体的流场分布，从而在保证装置稳定运行的前提下满足不同材料处理的需求。

The effects of turbulence intensity and turbulence region on the distribution of femtosecond laser filaments are experimentally elaborated. Through the ultrasonic signals emitted by the filaments, it is observed that increasing turbulence intensity and an expanding turbulence active region cause an increase in the start position of the filament and a decrease in filament length, which can be well explained by theoretical calculation. It is also observed that the random perturbation of the air refractive index caused by atmospheric turbulence expands the spot size of the filament. Additionally, when the turbulence refractive index structure constant reaches 8.37×10-12m-2/3, multiple filaments are formed. Furthermore, the standard deviation of the transverse displacement of filament is found to be proportional to the square root of the turbulent structure constant under the experimental turbulence parameters in this paper. These results contribute to the study of femtosecond laser propagation mechanisms in complex atmospheric turbulence conditions.

相位失真是实现涡旋光束轨道角动量复用技术实际应用的主要挑战之一。本文提出了一种基于深度学习的复合贝塞尔高斯涡旋光束大气湍流效应补偿方法，以提高模态分离与检测准确度。设计的网络通过学习不同轨道角动量下畸变光束强度分布与湍流相位之间的映射关系，具备了适应未知湍流环境的泛化能力，可以有效地预测等效湍流相位屏。仿真结果表明，复合贝塞尔高斯光束在不同湍流强度下传输1000 m并经过相位补偿后，光强相关系数可提高至0.97以上；在强湍流下传输1500 m并经相位补偿后，拓扑荷数为10的模式纯度从2.43%提高至64.07%。该方法对畸变光束具有更强的特征提取能力，在快速准确预测等效湍流相位屏方面具有良好的泛化能力，有助于提高未来轨道角动量复用技术的可靠性。

大气折射率结构常数Cn2是反映湍流强度变化状况的重要大气参数。针对反演Cn2时所需初始输入数据多、未运用单一类型数据反演的问题，提出一种以整层大气相干长度r0和整层大气等晕角θ0数据为输入反演Cn2的新方法。基于广义的Hufnagel-Valley（HV）湍流模型，推导出r0和θ0之间的理论关系式，以新疆南山实测的r0和θ0数据为基础，反演计算得到广义HV模型的七个参数进而计算出Cn2廓线，再将七个参数值代入推导出的r0、θ0理论关系式计算出单日θ0值。仿真计算结果表明，拟合出的平均Cn2廓线和单日Cn2廓线，其变化趋势与香河模型相比，一致性较好，吻合度较高；单日计算θ0值与实测θ0值之间的日相关系数平均值达到了81.95%，最高达87%。该结果验证了所提方法的可行性，为研究Cn2廓线的反演提供了参考。

涡旋光相干检测通过改变本振光的拓扑荷数，在接收端实现涡旋光的相干解复用，也可以实现信息交换。本文分析了信号光斜程传输时拓扑荷数、海拔高度、传输距离对涡旋光复用通信系统性能的影响。结果表明：大气湍流造成的波前畸变会破坏不同拓扑荷数信号光与本振光波前之间的正交性；使用同一套自适应光学系统对上行和下行链路的信号光波前进行校正，比较分析了波前畸变预校正与后校正效果，发现下行链路的后校正效果要优于上行链路的预校正效果，为多路涡旋光复用传输奠定了理论基础。