高能激光具有方向性好、能量高、反应速度快、抗电磁干扰能力强等诸多优点,已在军事、材料加工等领域显现出巨大的应用价值。当高能激光在大气中传输时,大气热晕效应会造成传输光束破坏性的畸变、能量衰减以及光束质量下降等负面影响,严重限制了高能激光的发展和应用。当前,热晕效应的研究大多是基于高斯光束,针对涡旋光束热晕效应的理论研究和大气传输仿真工作相对较少。涡旋光束具有螺旋型波前和拓扑荷等特殊性质,已在集成光学、量子保密系统、激光通信及信息传输等方面展示出诱人的应用前景。因此,研究涡旋光束在大气中传输的热晕效应,在大气光学、激光武器、自由空间光通信等领域,具有重要的指导意义。本论文将主要研究涡旋光束在大气中传输的热晕效应,分为以下三个方面:从傍轴标量波动方程、流体力学方程组及洛伦兹关系式出发,基于多相位屏法,利用快速傅里叶变换,数值模拟了涡旋光束在大气中传输的稳态热晕效应,详细分析了传输距离、初始功率、横向风速、大气吸收系数、初始半径和波长对涡旋光束热晕的影响,以及因热晕效应产生的涡旋光束强度和相位分布畸变。研究结果表明,在其他参数不变的情况下,增大涡旋光束的初始功率、传输距离和大气吸收系数,热晕效应会增强;增大初始半径、波长和横向风速则会减小热晕效应。基于一阶微扰法,推导了涡旋光束无风和有风时热晕的解析表达式,数值模拟了涡旋光束无风时热晕效应和有风时热晕效应。结果表明,无风时,由于热透镜效应,涡旋光束的环形结构变为双环形结构。当其他参数一定时,增大初始功率、传输距离和大气吸收系数会增加热效应引起的热晕。而在有x方向横向风的情况下,涡旋光束强度分布沿风向产生明显畸变,且热晕效应随热畸变参数的增大而增大。另外,对比分析了多相位屏法和微扰法两种方法模拟的涡旋光束在大气传输的热晕强度分布畸变,以及横向质心偏移量随不同参数的变化规律。结果表明,两种方法得到的光斑质心偏移量在近场传输时基本相同,但随着传输距离、初始功率和吸收系数的增大,两种方法得到的结果将存在明显差异。基于功率谱反演法生成了大气湍流随机相位屏,利用多相位屏法和傅立叶变换法数值模拟了涡旋光束在湍流和热晕共同影响下的远场强度分布及相位分布。详细分析了湍流强度、传输距离、波长、风速和拓扑荷数对涡旋光束大气传输的影响。研究结果表明,大气湍流使得涡旋光束的强度分布和等相位线发生扭曲变形;热晕效应使得涡旋光束的强度峰值发生偏移,形成了不对称的光强分布,且等相位线发生了弯曲和旋转;在湍流和热晕的综合效应下,涡旋光束的畸变表现为两者造成的涡旋光束强度和相位畸变的叠加。另外,在其他参数不变的情况下,增大湍流强度和传输距离会增大涡旋光束的畸变程度,增大风速和波长会减小畸变程度。从强度分布看,虽然发生畸变,但仍能够保持初始暗核结构;从相位分布看,当m=1时,除中心仍保持相位奇点外,原有的螺旋形波前被破坏,且随着拓扑荷的增大,中心的相位奇点也将被破坏。