伴随着湍流环境下光信息传输和检测技术应用需求的激增,研究人员对采用特殊激光束的结构抵抗湍流干扰的研究也越发深入和完善。在光信息传输和检测技术中最常遇到的湍流介质有湍流海洋、湍流生物组织与湍流大气三类。然而,由于激光束在这三类湍流介质中传播时会受到介质吸收和湍流散射的巨大影响,研究湍流介质对光束传输的影响就显得非常有必要了。本论文选择湍流海洋为主要信道介质,研究它们对修正贝塞尔相关部分相干涡旋光束传播的影响,同时把研究结论推广到湍流生物组织。论文首先在各向异性弱海洋湍流近轴信道中,依据海洋湍流的统计规律,建立了修正的部分相干贝塞尔相关涡旋光束所携带轨道角动量(OAM)模的归一化能量权重的模型。其次,本文依据生物组织湍流的统计规律,把修正部分相干贝塞尔相关涡旋光束所携带轨道角动量(OAM)模的传输理论拓展到湍流生物组织,建立了修正部分相干贝塞尔相关涡旋光束的信噪比(SNR)和噪声等效强度的模型。在上述模型的基础上,通过数值计算研究了海洋湍流环境下温度与盐度的比值、各向异性因子、接收孔径等海洋湍流因素和部分一致性对海洋中信号传输质量的影响。分析了生物组织湍流环境下,生物组织的温度波动强度、截止相关长度、组织指数不均匀性的外部尺度、粒度分布的分形维数等因素对生物组织湍流信道中信息传输的影响,并得出如下主要结论:(a)携带较低OAM的信息传输模式可以增强信息传递的有效性。(b)较大的湍流内尺度、较小的温度起伏强度以及各向异性较强等是提升携带轨道角动量的涡旋光束在湍流中传输质量的重要因素。(c)在温度和盐度比值的特定区间内存在一个优化接收孔径,此时其他参量的变化对OAM模式的归一化能量权重的影响几乎为零,信号接收达到稳定状态。(d)海洋湍流的各向异性越强烈,OAM信号传输受到的影响越小,各向异性较强的海洋湍流更适合用于信号传输。(e)传输信息时通过选择模式间量子数差异较大的OAM模式和非衍射信号,即利用OAM多路复用链路,可以减少模式干扰并增加光通信系统的信息容量。(f)光束在湍流生物组织中传输时,在其他参数已经确定的情况下,存在使传输质量达到最差的传输距离、粒度分布的分形维数、温度波动强度等值,因此在研究生物组织探测和诊疗的过程中应尽量避免这些数值,提高研究效率,能为研究节约时间和成本。本文的理论结果能为高容量的水下无线通信以及医疗器械的设计和研究提供理论依据。