近年来,涡旋光束因其携带轨道角动量(Orbital angular momentum,简称OAM)而越来越引人关注。OAM的本征正交性可以为光通信提供一个全新维度,其在自由空间与光纤中的应用成为研究焦点。受大气湍流影响,涡旋光束很难在自由空间中长距离有效传输。而在光纤中传输涡旋光束,主要有两种方式:一种是在光纤中激发产生OAM模式;另一种是把涡旋光束耦合进入光纤中传播。紧聚焦条件下,焦点半径小,涡旋光束更容易耦合进入光纤。结合复用技术可以大大增加OAM通信的传输能力。本文就阵列涡旋光束聚焦耦合进入光纤的问题展开研究。具体内容如下:提出了一种产生紧聚焦下焦点数量可控、三维位置可控、OAM模式可控的涡旋阵列的方法。这种阵列是通过放置在高数值孔径物镜后光阑的特殊设计的多区域相位板实现的。通过Debye衍射积分,紧聚焦焦场可以表达成一个快速傅里叶变换形式。根据傅里叶变换位移定理,推导出一个纯相位形式的三维位移公式。通过在相位板内部不同区域独立加载位移公式,并附加螺旋相位,实现多区域相位板的制备。由于每个焦点都是由多区域相位板上独立区域生成的,所以可以通过聚焦两个或者更多的焦点到同一个位置来实现OAM复用技术。这种实用、灵活的技术可以动态的控制阵列中焦面的数量、位置和OAM模式来适应不同的应用环境,比如光存储、空心光纤耦合器以及平行光操纵。提出了一种全新的像素棋盘格子方法产生多焦点完美涡旋阵列。完美涡旋克服了涡旋光束直径随着拓扑核数增加而增大的限制,对于解决粒子捕获与操纵、耦合多路OAM光束进入光纤都有巨大意义。通过调整轴棱镜参数,可以控制完美涡旋的直径大小。像素棋盘格子方法克服了多区域相位板在中心区域无法完整分配像素的缺陷,可以很好的提高多焦点阵列的成像质量。结合纯相位位移公式和像素棋盘格子方法,制作了混合相位板,产生了焦点数量、位置、OAM模式与焦点直径可控的完美涡旋阵列。解决了高阶OAM模式耦合进入光纤的问题。提出了开口完美涡旋。通过叠加两个轴向堆放的共轭的衍射光器件相位和锥形相位,制作产生开口完美涡旋的相位板。开口完美涡旋的开口角度是可以自由控制的。这个开口的角度可以认为是光通信中的新维度,且可以和OAM复用极大的增加光通信信道容量。结合像素棋盘格子方法,组建了紧聚焦下焦点数量、位置、模式、半径、开口角度自由可控的开口完美涡旋阵列。