高能激光在大气中传输时会产生非线性热晕效应,造成激光束的偏转、扩展、畸变等现象,降低远场光束质量,限制高能激光的发展和应用。目前热晕效应的研究多集中在存在横向风时的稳态热晕效应,对有风、无风等不同传输环境下稳态热晕效应的整体分析较少,本文分别利用基于解析理论的微扰法及基于数值模拟的相位屏法系统分析了无风和存在横向风时的稳态热晕效应。单一孔径高能激光器的输出功率有限,难以满足人们对大功率激光器日益增长的需求,远场阵列光束合成技术是获得高功率激光器的有效方法之一,但目前针对大气中阵列合成光束稳态热晕效应的仿真研究还比较少,本文重点开展了大气中阵列合成光束稳态热晕效应的数值仿真研究。本文从傍轴标量波动方程、流体力学方程组及Lorentz-Lorenz关系式出发,系统介绍了研究热晕效应常用的两种分析方法:基于几何光学的微扰法和基于波动光学的相位屏法,给出不同传输环境下热晕效应的算例及各自的适用范围。利用微扰法和相位屏法分别对无风时和有横向风存在时稳态热晕效应进行了数值模拟,分析了传输距离、吸收系数、初始功率、风速等因素对稳态热晕效应的影响,为阵列合成光束的稳态热晕效应仿真提供了理论指导。本文基于傅里叶变换的相位屏法研究了相干合成与非相干合成方式下径向分布阵列合成光束传输过程中的稳态热晕效应,利用远场合束光斑的质心偏离量、桶中功率占比和峰值功率密度等评价参数,分析了传输距离、吸收系数、初始功率、风速对径向分布阵列合成高功率激光束在远场光束质量的影响。本论文还开展了子光束数目和子光束孔径大小对大气热晕效应下阵列合成光束远场光束质量的影响。结果表明:在相同出射总功率条件下,对于在传输距离近、吸收系数小和风速较大等传输环境较好的情况下,相干阵列合成光束在远场的光束质量要优于非相干阵列合成光束,但随着传输环境的变差,两者的远场光束质量逐渐趋于一致;对于非相干阵列合成光束,增加子孔径光束数目,可以提高远非相干阵列合成光束的场峰值功率密度,增大子光束的孔径,可以提高非相干阵列合成光束的远场峰值功率密度及峰值功率阈值;对于相干阵列合成光束,在传输距离近、吸收系数小和风速较大等传输环境较好时,增加子孔径光束数目,减小子光束的孔径,可以提高相干阵列合成光束的远场峰值功率密度。