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由于受大气吸收、散射、湍流效应及非线性热晕效应的影响，高能激光在大气中传输时会严重退化光束质量。在一定条件下，使用自适应光学系统对其进行相位补偿会产生热晕补偿不稳定性，降低自适应光学系统的性能。因此研究高能激光传输相位补偿机制对高能激光传输本身及实际的工程应用而言都有重要的意义。为此，我们通过理论计算及数值仿真的方法对高能激光大气传输的相位补偿机制进行了分析，得到的主要创新结果如下：
1、从小尺度热晕线性理论出发，在Non-Kolmogorov谱的基础上，得到了Non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式，并使用扩展后的线性理论结合四维程序数值计算对影响高能激光相位补偿的主要因素做了初步分析。结果表明，空间带宽对高能激光的相位补偿有重要的影响，高空间带宽对应于较小的扰动菲涅尔数，会有明显的PCI发生。单方向风速切变对高能激光相位补偿的影响是有限的，不同方向的风速切变可以更明显的抑制TTBI及PCI定的增长，可以显著改善光束质量。另外我们重点分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响。结果表明，在相同的湍流菲涅尔数下，当谱指数越接近于3时补偿效果越差，谱指数接近于4时补偿效果越好；在相同湍流折射率结构常量的条件下，其补偿效果变得复杂，无论在相同大气相干长度条件下，还是在相同湍流折射率常量条件下，当谱指数接近于3时，Strehl比随热晕效应的增强而下降变快，当湍流谱指数逐渐接近于4时，Strehl比下降速度变慢，这是由于随着湍流谱指数的增大，湍流热晕相互作用引起的对数振幅起伏增长变慢而造成的。
2、分析了高能激光在大气中传输产生不连续点的原因及条件，并进一步分析了补偿不连续相位对高能激光传输效果的影响。结果表明，单纯热晕中也会出现不连续点；对于湍流热晕的相位补偿，对数振幅方差为0.1～0.2时，信标光中才会出现不连续点；无论在单纯热晕条件下，还是在湍流热晕中，如果信标中出现了不连续点，使用BP算法会对远场Strehl比得到改善，其长曝光光斑艾利斑内锐度提升、环围能量增大。
3、利用扩展的惠更斯-菲涅尔原理，得到了高能激光在大气中准直传输的Strehl比积分表达式，并将其进行推广应用于自适应光学系统补偿下的角非等晕问题及聚焦非等晕问题。使用激光大气传输四维仿真程序对该表达式的适用范围进行了分析及验证。另外从数值结果可以看出，对于准直上行传输高能激光而言，由于热畸变主要集中于近孔径位置，即使在中等热晕条件下，角非等晕性对高能激光相位补偿的影响也不明显。