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1992年,Allen指出拉盖尔-高斯光束具有与方位角相关的螺旋相位结构exp(7)il?(8),其中?为方位角,l称为拓扑数(l取任意整数值)。这种光束具有与l量值相关的螺旋相位波前,被称为螺旋光或涡旋光。在光束向前传播的过程中,围绕光轴携带的轨道角动量为每光子lη。相较于传统的高斯光束,涡旋光由于其空间场分布而多了一个维度。因此,涡旋光在光通信、光学成像技术、量子信息处理、光摄技术和冷原子系统等领域涡旋光均具有很大的应用潜力。近年来随着研究的深入,尤其是对于矢量光束的理论日益完备,人们发现矢量光束的横向光强分布也为亮环,光束中心光强为零。与电场空间分布均匀而具有独立螺旋相位的拉盖尔-高斯光束不同,矢量光束的轨道角动量来源于电场矢量空间各向异性分布。本文对涡旋光应用中所需的关键技术,即涡旋光的产生方法与轨道角动量检测技术进行了新的研究。研究的内容如下:(1)首先对拉盖尔-高斯光束以及柱矢量光束的轨道角动量理论进行了总结,为后文提出涡旋光的产生与检测方法提供理论基础;(2)对衍射光栅法产生与检测涡旋光轨道角动量进行理论推导和仿真,为后文分析涡旋光场分布提供思路;(3)对组合波片法产生涡旋光束进行了理论推导和仿真,在此基础上给出两种设计组合波片的方法,它能实现产生多个高阶轨道角动量模式的光束。在利用中空轴棱锥产生拓扑数值为2的涡旋光的基础上,根据光波全内反射理论设计了中空轴对称棱台,理论表明它也能将高斯光束转换为涡旋光束。(4)提出了组合波片法用于检测涡旋光轨道角动量,并设计了一种检测装置。理论上它能检测任意拓扑数值的涡旋光轨道角动量信息。研究结果表明:将相同的若干小扇形组合波片进行重排能获得多个高阶轨道角动量模式的涡旋光束;利用光波发生全反射时对光波偏振态的改变,设计了中空对称棱台,它能将普通的偏振光转换为具有轨道角动量模式的偏振光;利用组合波片也能对涡旋光轨道角动量进行检测。设计了一种检测装置它能测量任意拓扑数值的涡旋光。