在经典物理到量子信息的应用领域中,轨道角动量（OAM）态的探测是一个至关重要的课题。在本文中,我们提出了反相位半圆缝对（ASSP）作为一种新颖的方法来探测OAM态的拓扑电荷。ASSP包含两条直径增加的并且对称的排列在上下圆的半圆缝。它将入射的OAM态转换成含有两个亮斑的光场,其中两个亮斑的相对偏移距离是半圆缝衍射亮斑偏移的两倍。物理上,我们引入了等效螺旋缝和类杨氏干涉两种模型,得到了亮斑偏移与入射拓扑电荷之间的近似线性关系。从理论上讲,两个半圆缝衍射场的反相位抵消了主要的贝塞尔涡旋项,并使单个半圆狭缝衍射场所包含的补偿场加倍,产生了相对偏移加倍的两个亮斑的光场。衍射场本质上近似为有限贝塞尔涡旋本征态的加权叠加。利用亮斑之间的相对偏移测量OAM态的拓扑荷的是可行的并且方便的,实验测量结果与理论结果相符并且准确度令人满意。本论文基于涡旋光束照明半圆缝衍射得到偏移光场中心的亮斑,利用缩小下半圆缝的直径附加π相位组成反相位半圆缝对（ASSP）产生关于光场中心横向对称偏移的两个亮斑。本论文的研究内容如下:1.第一章首先介绍了光学涡旋的发展历史及其在传统和量子科学的广泛领域中的应用。然后从本质上对光学涡旋进行了数学分析,并对螺旋相位板法、计算全息法以及多光束干涉法等光学涡旋的产生方法进行了分类介绍并重点描述了每种方法的基本原理。2.第二章通过对光学涡旋的基本介绍,了解光学涡旋在众多领域中都具有非常重要的研究价值。轨道角动量（OAM）态的识别在经典物理到量子信息的研究领域中是一个至关重要的课题。我们进一步地对光学涡旋在传统尺度和微纳尺度中的探测的研究背景和现状做了简要介绍。并重点描述了几种典型的光学涡旋的探测方法并分析了每种方法的基本原理,并重点分析了纳米尺度识别光学涡旋的方法。3.在第三章我们首次分析了涡旋光束照明传统尺寸的半圆缝衍射的强度分布,尽管没有自旋轨道相互作用,但仍形成了亮斑,并且亮斑的偏移距离线性依赖于涡旋光束的拓扑荷m。根据惠更斯-菲涅尔原理推导出了涡旋光束照明传统尺寸的半圆缝衍射后的光场是拓扑荷为m的贝塞尔涡旋光束与补偿场的叠加。我们引入了两个等效的螺旋缝模型和扩展弧段的等效杨氏双缝模型,并且首次给出了亮斑偏移与拓扑荷m的近似线性关系,这给光学涡旋的探测提供了一种可行的方法。实验测量与理论结果吻合良好。这项工作对于与涡旋光束的基本原理和应用有关的领域具有重要意义。4.在第三章的基础上,我们在第四章中提出了反相位半圆缝对（ASSP）作为一种新的方法来识别OAM态的拓扑电荷。ASSP包括具有相同中心但直径不同的上半圆缝和下半圆缝,为通过两部分缝的光束提供相反的相位。通过这样的狭缝对的涡旋光束被衍射成两个亮斑,它们对称地位于远场观察平面的原点两边,并且OAM态映射到两个亮斑之间的偏移距离依赖于涡旋光束的拓扑荷m。随后,在设计ASSP时,利用两个半圆缝之间的半波长的光程差为入射上下半圆缝的涡旋光束提供了相反的相位,因此在输出场中,消除了两个单个半圆缝中的贝塞尔涡旋项,使输出场变成了单个半圆缝的补偿场的两倍。补偿场具有两个亮斑的强度分布,且两个亮斑的相对偏移距离相对单个半圆缝的一个亮斑的偏移距离增加一倍,用来直接测量涡旋光束的拓扑荷m会提高判读的准确性。从本质上说,输出场本身是无限本征贝塞尔涡旋态的加权叠加,我们通过叠加的强度和相位分布图样的演化表明,可以根据入射涡旋光束的拓扑荷m简单地用有限数量的本征态叠加代替该场。利用两个亮斑之间的偏移距离,我们可以方便地确定OAM态的拓扑荷,实验测量结果与理论相符,可以得到令人满意的精确度。