随着移动通信业务的不断发展,传统的频分复用、波分复用、偏振复用等技术已很难满足现在信息技术的发展。由于轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)在理论上是无穷的,并且不同轨道角动量态之间具有正交性,而具有轨道角动量的涡旋光束复用通信能够极大的提高频谱效率,已经成为目前研究的热点。本课题主要对单态轨道角动量和叠加态轨道角动量涡旋光束的生成及检测进行了系统研究,主要工作如下:1.利用将全息图加载到空间光调制器上的方法,制备出不同拓扑荷数的涡旋光束,理论上分析了不同轨道角动量下涡旋光束的衍射光场分布规律。2.分析了两束涡旋光束相位图的干涉叠加,模拟仿真出不同拓扑荷数叠加下的涡旋光束的相位图,进而实验生成不同的叠加态涡旋光束,分析了光场分布规律,在已知一束涡旋光束拓扑荷数的情况下,可以对另一束涡旋光束拓扑荷数进行准确的检测并且根据相位图的分布情况推测出参与叠加的初始涡旋光束的拓扑荷数。3.分析了不同拓扑荷数叠加下的涡旋光束经坐标转换之后的光场分布情况,并搭建实验平台完成了相应的实验测量。研究结果表明:(1)根据干涉叠加生成的涡旋光束叠加态相位图中心分叉数和外围分叉数的分布规律可以对涡旋光束进行检测;(2)利用叠加相位图可以生成高纯度的叠加态涡旋光束,通过分析不同拓扑荷数叠加下的涡旋光束光场衍射图分布规律可以实现对叠加态涡旋光束的检测。(3)不同拓扑荷数的涡旋光束经坐标转换之后在横坐标上有规律的分布,能够实现对涡旋光束拓扑荷数的分离与检测。