Bessel光束因其独特的传输特性和分布特征而获得广泛应用,轴锥镜因转换效率高而广泛用于产生Bessel光束。尽管目前已有大量关于Bessel光束的相关研究,并取得了很多突破性进展,但有关轴锥镜后方的光波场分布,几乎都限于用衍射积分去描述,尤其是在菲涅耳衍射区,因积分结果无解析表达,所以只能用数值计算的办法去近似描述衍射场在某一特定横截面上的分布,计算过程中还涉及到抽样和算法的诸多限制,这对于轴锥镜后方光波场三维分布的准确、快捷描述十分不利。因此,寻找新的快速算法、简化三维光波场的数学描述、降低离散数值计算的限制条件,是一项非常具有理论研究价值的工作。通过本项研究的开展,不仅能为Bessel光束的实际应用提供理论依据,而且还将为产生Bessel光束的光路设计提供理论支撑和算法。本项研究从柱坐标系下的菲涅耳衍射公式出发,借助衍射积分的卷积表达式和零阶汉克变换的性质,推导出平行光束经轴锥镜变换后的Bessel光束的解析表达式,并对其光强分布进行了实验验证。从菲涅耳衍射区进一步延伸,还推导出平行光束经轴锥镜后的夫琅禾费衍射分布的解析表达式,其强度分布为一环形光。当直接用基横模高斯光束垂直照射轴锥镜时,在其后方也能得到环形光。在忽略轴锥镜通光孔径限制作用的前提下,同样给出了环形光复振幅和光强分布的解析描述公式,揭示了高斯光束参数、轴锥镜几何光学参数与环形光强度分布之间的关系,实现了理论研究的目标和任务。进一步,还对轴锥镜-透镜组合的光束变换作用进行了研究,推导出了透镜后焦面上复振幅和光强分布的解析表达式,并进行了实验验证。相关研究结果对分析轴锥镜后方光波场的分布与轴锥镜几何光学参数之间的关系,以及对轴锥镜的设计、生成环形光的光路搭建都具有很好的理论指导意义。