光学涡旋是具有特定相位因子exp(ilθ)的特殊的光场。在涡旋中央处的光强为零，其相位具有不确定性，因此该点也被称作相位奇异点。围绕在这一相位奇异点的相位是呈螺旋增加或减少的，其变化总量取决于涡旋的拓扑态。若光场具有相位因子exp(ilθ)，那么l是它的拓扑荷，并且光束中的光子都携带有lh的轨道角动量。由于光学涡旋所具备的特殊相位的分布和轨道角动量的性质，使它在原子光学、材料科学、量子计算、光学的微操纵、远程传感、信息的传输和生物医学等多个方面获得了广泛的应用。近年来，研究者对光学涡旋产生的方法和光学涡旋的演化规律的探索已经成为一个热门。　　多光束干涉法中利用多个小孔干涉来产生光学涡旋，因其简单，易于操作等优点近年来受到人们广泛利用。而通常情况下，这一方法是利用夫琅和费衍射在傅里叶变换面上产生光学涡旋，且多孔干涉的小孔也大多是在微米量级以上来进行研究。而在菲涅耳极深区附近的光场既不符合菲涅耳衍射公式也不适用于夫琅和费衍射理论。在菲涅耳极深区能否形成光学涡旋，在这一区域的涡旋具有什么样的特性至今很少有研究。　　本文通过设计非对称分布金属纳米多孔结构研究了在菲涅耳极深区光场中涡旋阵列的形成以及其演化特性。用单色线性偏振光垂直照射样品，利用 CCD在菲涅耳极深区附近采集记录光通过小孔后的衍射光强图样，以及与参考光形成的干涉条纹图样。改变样品离开显微物镜的距离，从而得到了不同衍射距离处的光强图样。通过傅里叶变换的方式，提取衍射光强所对应的相位分布图。在实验记录的光强图样中心出现了七个有序排列的相位涡旋组成的涡旋阵列阵列，并且涡旋阵列在不同衍射距离处的图样是不同的，但总体涡旋符号没有变化。而提取的相位分布图样和光强图样一一对应，且在某一衍射距离处特殊涡旋阵列中心处的相位围绕涡心随方位角是均匀变化的。基于基尔霍夫衍射积分定理，我们计算模拟了非对称纳米孔在菲涅耳极深区附近的衍射光强和相位分布。与实验结果对比，在较近的衍射距离处，模拟图与实验光强和相位图样有所差异；较远的衍射距离处时，我们的模拟结果和实验结果是一致的。根据光穿过样品小孔时光波的传播原理，模拟单个小孔在不同距离处的衍射图样，我们分析了涡旋的形成以及在近距离处模拟的光强和相位与实验结果相比产生差异的原因。由于对表面等离子体波的不了解，我们只能推测在近衍射距离时表面等离子体对光强和相位的分布有影响。随着衍射距离的增大，在垂直于样品表面的表面等离子体激元迅速减小，从而对光场强度和相位的影响也在逐渐减小。本论文的主要内容分为五章：　　第一章，首先对光学涡旋的发展历史作了简单的介绍，然后简述了光学涡旋的研究现状和研究意义。　　第二章，简单描述了涡旋光束特有的基本数学模式和基本特性，然后介绍了几种常用的产生相位涡旋的方法，并简述了它们各自的优势和缺陷。　　第三章，对非对称分布的金属纳米孔产生相位涡旋进行了实验研究。简述了实验研究的装置原理以及处理数据的方法，处理出并分析了实验研究的结果。　　第四章，运用基尔霍夫衍射理论计算了非对称金属纳米孔列在菲涅耳极深区附近的衍射光场的光强与相位。另外，也计算了单个小孔在菲涅耳极深区与纳米孔列相同位置的衍射图样，通过对比理论上分析了涡旋阵列的产生及其随距离变化的演化特性。最后，计算了六个小孔以其他方式分布时在菲涅耳极深区光场的光强和相位分布情况。　　第五章，总结了本论文的主要研究成果以及在研究过程中的问题和不足，继而对以后的研究作了展望。