涡旋光束是一种在传播过程中带有轨道角动量的特殊光束,这种光束带有相位因子exp(7)il?(8),其中l表示它的拓扑荷数。涡旋光束的特殊性在于它每个光子带有的轨道角动量,这使得它在很多领域都有广阔的应用前景,如显微镜学、纳米操纵、天文学、晶体学等等。除了带有轨道角动量外,同轴传输的不同方位角的涡旋光束是相互正交的,这使得它在多路传输的自由空间通信和量子通信中有着巨大的应用潜能。对于涡旋光束的大量研究都是针对于怎样将普通的平面波转化为所需要的涡旋光束,比如将平面波通过螺旋相位板可以直接得到涡旋光束。这个方法看起来简单,但是要求的加工精度非常高,特别是针对于要产生高阶的涡旋光束。使用叉状全息图可以很容易的产生涡旋光束,但是使用这种方法会产生很多带有不同拓扑荷数的涡旋光束,并且产生的高阶的涡旋光束之间会发生重叠。目前,螺旋全息法是一个研究热门,因为通过这种方法可以产生高质量的单一模式的涡旋光束,但是这种方法产生的涡旋光束在传输过程中会发生聚焦效应。本文提出了一种产生涡旋光束的新的方法,这种方法是在螺旋全息法的基础上,将螺旋全息屏换成构造的阿基米德螺旋线衍射屏,使用平面波照射该衍射屏即可得到涡旋光束,并且产生的涡旋光束在传输过程中不会发生聚焦。这种方法为涡旋光束的产生开辟了一条新途径,为涡旋光束存在于自然界中提供了一个新的视角。本论文的内容如下:1.介绍了本课题的研究背景和目的。详细的介绍了涡旋光束的研究历史以及国内外研究动态。介绍了涡旋光束在微纳粒子操控以及光通信领域的应用。2.对涡旋光束作了一个总体概述,详细的介绍了涡旋光束的相关理论。介绍了几种产生涡旋光束的常用方法。3.提出了一种产生涡旋光束的新方法,详细介绍了这种方法的理论模型,并通过Matlab仿真得到产生的光束的光强分布图和相位分布图,证明了该方法得到的是涡旋光束。并且证明了使用这种方法产生的涡旋光束不会发生聚焦效应。4.在原来衍射屏的基础上提出两种新的衍射屏,证明了使用这两种衍射屏也能够产生涡旋光束。并且提出一种使拓扑荷数等值异号的涡旋光束叠加干涉的新方法。