涡旋光束具有螺旋波前、携带相位奇点和轨道角动量等物理特性, 在粒子操控、量子信息、超分辨成像、光通信等领域具有重要的应用, 并已成为学术界的研究热点。得益于相干光学理论的快速发展, 将相干性作为新的自由度引入涡旋光束中, 提出新型涡旋光束即部分相干涡旋光束。相较于完全相干涡旋光束, 部分相干涡旋光束具有独特的物理内涵和光学特性, 尤其是对其相干性和拓扑荷的联合调控会引发一系列奇特的新物理效应(如相干奇点、光束整形、偏振态转换、自修复等)。回顾了部分相干涡旋光束的基本理论及发展历程, 着重对部分相干涡旋光束的理论模型、传输特性、实验产生、实验测量和应用基础研究进行了阐述。

非Kolmogorov大气湍流对部分相干厄米高斯光束传输因子的影响

倾斜大气湍流对部分相干正弦高斯光束强度分布的演变

基于扩展的惠更斯-菲涅耳积分，推导了在湍流环境下在圆Kong处衍射的部分相干径向偏振光束的交叉谱密度矩阵的解析公式。 未批准和自由空间的案例可以看作是我们总体结果的特例。 利用相干度公式，研究了湍流环境下带Kong的部分相干径向偏振光束的空间相关特性。 分析表明，Kong径湍流的部分相干径向偏振光束的空间相关性受大气湍流的影响更大，结构常数越大，截断参数越小，相干长度越大，传播距离越远。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，采用Rytov相位结构函数二次近似和积分变换技术，推导出了部分相干双曲余弦高斯（ChG）阵列光束通过大气湍流传输时光束湍流距离的表达式。研究结果表明，部分相干ChG阵列光束的湍流距离与大气湍流强度、光束参数（包括子光束数、光束相干参数、离心参数、相对子光束间距）以及光束叠加方式（即交叉谱密度函数叠加和光强叠加）等有关。部分相干ChG阵列光束的光束扩展会随着大气湍流强度的增大而增大，但当选择合适的光束参数以及光束叠加方式时，可以减小湍流对部分相干ChG阵列光束扩展的影响。

将氦氖激光器输出的激光经过望远镜系统进行扩束，并在望远镜系统的共焦点附近加入一块转动的毛玻璃，通过改变毛玻璃位置获得不同相干度的部分相干光束，再入射到螺旋相位板最终获得部分相干涡旋光束，通过更换不同的螺旋相位板获得不同拓扑荷数的涡旋光束。研究表明涡旋光束的光强分布将随着光束相干特性的变化而变化。随着入射光束相干度的降低，涡旋光束的中心光强将不再为零，而是慢慢增加，光斑的图像对比度逐渐降低。涡旋光束的空心大小与光束的拓扑荷数有密切关系。根据实验条件模拟的理论结果和实验结果基本一致。

基于广义的惠更斯-菲涅耳原理得到的部分相干电磁涡旋光束经光阑透镜聚焦后的传输方程, 研究了聚焦场几何焦平面附近的光强分布和相干度分布。结果表明, 部分相干电磁涡旋光束的拓扑荷数、截断参数、归一化相干长度均会影响聚焦场的涡旋暗区域的大小和相干度分布, 可以通过选择合适的参数值获得所需的涡旋暗区：涡旋暗区域的大小随着拓扑荷数和归一化相干长度的增大而增大, 其涡旋亮环的最大强度的位置随着归一化相干长度和截断参数的减小而向光阑处移动。此外, 聚焦场的有效相干长度随着归一化相干长度和拓扑荷数的增加而减小; 并且随着传输距离的增大, 有效相干长度越大。