非均匀偏振(nonuniformly polarized,NUP)光束的横截面上具有偏振态的空间非均匀分布,因而具有特殊的光束传输特性。一方面,偏振态的非均匀分布会降低远场到靶功率密度;另一方面,偏振态的空间分布可以成为控制光束传输特性的额外自由度,正如控制相位的空间分布可以实现光束整形一样。近年来,径向、角向偏振光束等典型NUP光束经大数值孔径透镜聚焦(即深聚焦)产生的特殊光强分布在高分辨率成像、光镊技术、电子加速、高密度光存储等领域展现出重要潜在应用价值。同时,NUP光束傍轴传输表现出的退相干性已经用于光束匀滑。因此,开展NUP光束的传输特性研究具有重要意义。本论文对深聚焦和傍轴传输两种条件下,NUP光束的靶面光场分布特性进行了研究,研究内容如下:1、介绍了NUP光束的基本概念,概述了NUP光束的研究及应用现状,得出了NUP光束的传输特性是其重要研究内容的结论。给出了深聚焦和傍轴传输两种条件下,计算NUP光束靶面光场的传输理论模型。2、对产生NUP光束的常见方法进行了概述和总结,并分析对比了各种方法的优缺点。3、基于Richards-Wolf矢量衍射理论,数值分析了有关NUP光束深聚焦的两个具体问题。首先研究了会聚透镜存在像差时,角向偏振光深聚焦场的光强分布特性。结果表明,五种初级像差中,彗差和像散对角向偏振光的环状焦斑影响较大。然后研究了径向偏振相干光束阵列(radially polarized coherent beams array,RPCBA)的深聚焦特性。结果表明,RPCBA具有理想径向偏振光的主要深聚焦特性,仍然可以在焦点附近得到轴向偏振电场,通过调整阵列的排布方式可以进一步优化轴向偏振电场的纯度、产生效率和FWHM等参数。以上研究对角向偏振光及RPCBA的实际应用提供了参考。4、基于NUP光束的傍轴传输理论,以光束传输因子(BPF)评价合成光束质量,利用统计方法数值分析了线偏振方向不一致对阵列光束相干合成的影响。结果表明,偏振方向不一致对合成光束质量影响较小,偏振方向分布范围为0~0.26π时,BPF降至理想值的95%。文中还研究了存在偏振不一致时,占空比和光束数目等因素对合成光束质量的影响。5、对偏振合成光束匀滑技术进行了理论和实验研究,提出了一种可以灵活调整正交偏振散斑偏移距离的实验方案,并研究了偏移距离与靶面光强不均匀度的关系。研究表明,匀滑效果与正交偏振光斑的偏移距离关系密切,最佳偏移距离取决于散斑的实际分布。