高相干性是激光的一个重要特点。研究表明,相较于完全相干光束,部分相干光束具有更均匀的光强分布,并且在传输时受到大气湍流的影响更小。以往所研究的部分相干光束的关联结构为高斯函数分布,实际上,通过对光束的空间关联结构进行调控,可以得到具有特殊关联结构的部分相干光束。具有特殊关联结构的部分相干光束由于其独特的性质,近年来更是得到了广泛的关注。鉴于此,本论文的主要研究内容如下:(1)基于拓展的惠更斯-菲涅尔原理(Huygens-Fresnel principle)、交叉谱密度(CSD:Cross-Spectral Density)函数和维格纳分布函数(WDF:Wigner distribution function),推导了拉盖尔-高斯关联(LGCSM)光束在非K谱湍流中传输时的平均光强、方均根角宽度、传输因子(M ~2因子)的表达式。通过数值计算分析了光束参数和湍流参数的变化对平均光强、方均根角宽度、M ~2因子的影响。并比较了LGCSM光束和GSM光束在非K谱湍流中传输时归一化M ~2因子的大小,得出了LGCSM光束受到湍流的影响更小的结论。(2)基于柯林斯公式和瑞利散射理论,研究了LGCSM光束通过ABCD系统的聚焦特性、对瑞利电介质微粒的捕获特性。通过数值计算发现通过改变光束参数,可以对光强分布进行调节,从而可以实现对两类具有不同折射率的瑞利电介质微粒进行捕获。(3)基于理查德-沃尔夫矢量衍射理论,研究了椭圆对称拉盖尔-高斯矢量光束的紧聚焦特性。研究发现,通过高数值孔径物镜聚焦后的光斑会发生分裂现象,并且可以通过调节光束参数对光强分布进行调节。(5)利用Mach-Zehnder干涉仪搭建了两套实验装置,分别用于产生柱矢量光束和椭圆对称拉盖尔高斯矢量光束。并将实验结果与理论模拟结果进行了对比。