涡旋光束是指具有相位奇点和螺旋型波前的光束。光在光轴处相消,从而使涡旋光束形成了暗中空的结构。涡旋光束携带拓扑荷和轨道角动量。涡旋光束的独特性质使得其在光学操纵、空间光通信、光学成像、量子信息、生物医学等领域有巨大的应用潜力。因此,对涡旋光束的产生方法的探索有重要的意义。本文的研究内容分为三部分,一是提出一种新型的产生涡旋光束的方法,二是提出一种新型的产生高阶贝塞尔光束的方法,三是提出一种新型的研究涡旋光束的合成的方法。论文第一部分提出一种新型的产生涡旋光束的方法。通过对已有的平面波照螺旋针孔屏产生高阶涡旋光束的方法进行改进,设计了一种新的多螺旋多孔屏。采用控制变量的方法,通过软件仿真研究了不同螺旋线条数、螺旋线条数和所想产生的拓扑荷数不一样、不同小孔个数、不同小孔半径、第一个小孔到多孔屏中心的距离不同的情况。得出以下结论:只有多螺旋多孔屏的螺旋线条数和所想产生的拓扑荷数一样时才能产生的涡旋光束;用该方法产生的高阶涡旋光束的拓扑荷数不宜过高;小孔个数达到一定数量,小孔半径在中间范围,第一个小孔到多孔屏中心的距离在中间范围,就能使产生的涡旋光束相对较为标准。论文第二部分提出一种新型的产生高阶贝塞尔光束的方法。对螺旋针孔屏的参数进行调整,使针孔屏上的螺旋线近似圆环。通过软件仿真和实验验证得到,当圆环开口较小时,产生了效果较好的高阶贝塞尔光束。论文第三部分提出一种新型的研究涡旋光束的合成的方法。在螺旋针孔屏的基础上,叠加了一条旋转方向相反的单螺旋孔线来形成新的螺旋孔屏,用来研究涡旋光束的合成。利用本文提出的多螺旋多孔屏也类似地设计了新的螺旋孔屏。软件仿真与理论仿真结果一致:光强图样中会出现光斑,光强均匀地分布在各个光斑上,光斑的个数为拓扑荷数的两倍。本文提出的方法具有较高的转换效率,且实验光路简单。为涡旋光束的产生、高阶贝塞尔光束的产生、涡旋光束的合成提供了一种新思路。