目前,激光已成为现代光学的重要工具应用到科研、工业及军事领域中。传统上的应用多采用激光的基模模式,随着科技的发展,激光高阶模式由于具有特殊的空间结构和正交特性,在一些特定的领域,如光学成像、位移精密探测、原子俘获和量子信息传输等,表现出一定的优势。常见的激光高阶模式有厄米高斯和拉盖尔高斯模式两种,在空间量子精密测量领域,这两种模式分别对应着不同的测量物理量,厄米高斯模式对应激光横向位移与倾角测量,拉盖尔高斯模式对应空间转角和轨道角动量测量。在这种空间精密测量中,经常涉及两束或多束不同模式的光束耦合或分离,并要求它们之间满足一定的相对相位。与传统的基模间或者同阶模式间的耦合不同,不同模式间的相对相位不仅与传播相位有关,还与高阶模式的Gouy相移有关。并且由于Gouy相移与传播位置相关,因此增加了相对相位判定与锁定的难度。为解决上述问题,本文主要围绕厄米高阶模的产生及多横模之间相对相位的判定与锁定展开,主要内容包含以下几个方面:1.理论上分析了厄米高斯光束的产生原理及产生方式,得出了在不同平移量下所激发的高阶模比例,并绘制了理论曲线。实验上为了便于制备,阶数较低的厄米高阶模,一般使用模式清洁器作为模式转换腔来制备高阶模,这种方式装置简单,实验中较为常用;阶数较高的则使用空间光调制器来制备,但是这种方式损耗对于光功率的损耗较大。因此,在实验中需要根据情况选取合适的方法来进行高阶模的制备。2.通过对光斑的部分取样获得干涉强度随相位变化干涉曲线的方式,进行数值计算并模拟了不同高阶模式之间相位的判定及锁定方法。实验上使用4f系统对光束传播过程中产生的Gouy相差进行补偿,对不同高阶厄米高斯光束之间相位判定及锁定的方法进行了验证。3.介绍了多模相对相位的锁定在量子精密测量中的应用,以及利用多模压缩态用于提高位移倾角测量精度的原理和方案,为以后的量子精密测量实验提供了理论支持和技术支撑。