光学涡旋(Optical Vortex)作为一种特殊光场，其所在位置的光强模式会成为环状，且中心光强度为零。涡旋光束具有螺线型分布的相位，其相位因子可表达为exp（ilψ），其中l为拓扑电荷数，螺旋型的相位会使得光束中的每个光子携带lh的轨道角动量。　　由于轨道角动量的存在，涡旋光束在光学微操纵、信息传输、信息存储、量子通信、传感与成像，生物医学等领域都有重要的应用价值及潜力。新型自加速光束，自聚焦光束因其在传播过程中会发生自加速，自聚焦等现象而成为近年来研究的热点，这些新型光束也有着可观的应用前景，是光学前沿研究课题之一。结合光学涡旋与新型光束而得到的涡旋光束，并使其在不同的介质中传输，是本论文的研究重点。　　论文主要从理论和实验上分析和研究了不同涡旋光束在不同介质中的传输特性。首先简单介绍了涡旋光束的研究背景及研究进展，并进一步介绍了涡旋光束的相位结构，生成方法，及不同涡旋光束的基本特性。在此基础上，我们重点研究了不同涡旋光束在不同介质中的传输特性。　　在第三章中我们主要研究了艾里高斯涡旋光束在左右手介质薄板中的传输特性。首先简单介绍了左手材料的特性。然后，利用ABCD矩阵方法及Huygens积分推导出了艾里高斯涡旋光束在左右手介质薄板中传输的解析表达式，并用仿真模拟得到的结果对艾里高斯涡旋光束在右手材料和左手材料构成的薄层中的传输特性进行了研究。通过探讨分布因子X0对艾里高斯涡旋光束在薄层中传输的影响，我们发现当X0较小时，艾里高斯涡旋光束趋向于艾里涡旋光束，当X0较大时，艾里高斯涡旋光束趋向于高斯涡旋光束。同时还发现，由于涡旋和艾里高斯涡旋光束的横向加速速度不一样，初始光强为零的光束主瓣在传播的过程中其主瓣会重新出现。由于左手介质薄板的特殊性质，使得光束在传输的过程中，薄板充当了完美透镜的作用。同时，我们分析了艾里高斯涡旋光束传输过程中的光束中心，峰值光强变化，以及坡印廷矢量能流密度和轨道角动量密度的变化情况。　　在第四章中我们主要研究了自聚焦圆艾里高斯涡旋光束在自由空间的传输特性。首先从自由空间的传输方程出发，结合初始输入圆艾里高斯涡旋光束的电场分布，利用傅里叶变换方法数值模拟了自聚焦圆艾里高斯涡旋光束在自由空间的传输结果，并讨论了其传输特性。分布因子X0对光束的影响会使得圆艾里高斯涡旋光束在圆艾里涡旋光束和高斯涡旋光束之间变化，并用数值实验进行了验证;同时讨论了初始输入光束的拓扑电荷数和初始输入光束的半径大小对自聚焦圆艾里高斯涡旋光束的焦点光强大小和聚焦焦距的影响;最后分析了自聚焦圆艾里高斯离轴涡旋光束在自由空间的传输特性。　　在第五章中我们主要研究了圆艾里高斯涡旋光束在克尔介质中的传输特性。首先介绍克尔介质的特性，并从非线性薛定谔方程出发，用分布傅里叶变换方法数值模拟并讨论了在克尔介质中圆艾里高斯光束和圆艾里高斯涡旋光束的传输及演化特性。对于自聚焦圆艾里高斯光束而言，第一个焦点之后，光束会由于克尔非线性的影响，使得光束形成多个聚焦的焦点，且在较长一段距离内光束会表现出成丝的效果。对于自聚焦圆艾里高斯涡旋光束而言，由于克尔效应的作用，会使得圆艾里高斯涡旋光束在克尔介质中形成一段环形的柱状光束。同时，我们讨论了光束分布因子，初始输入功率，拓扑电荷数对光束在传输过程中的影响。最后分析了光束在非线性介质中传输的坡印廷矢量能流的变化情况，我们发现圆艾里高斯光束在克尔介质中传输过程中，其能流密度方向在焦平面的两侧是相反的。而圆艾里高斯涡旋光束在克尔介质中传输过程中，其能流密度方向在焦平面的两侧向相反的方向旋转，而其流动方向保持不变。　　在第六章中我们主要探讨了拉盖尔高斯涡旋光束的三维重建及修正。利用数字微镜器件在实验上产生了拉盖尔高斯光束，并测量了拉盖尔高斯涡旋光束的相位及三维光强。同时，对于在实验中产生的彗差，三叶像差等光学像差，利用泽尼克多项式函数分析了泽尼克系数对光束的影响，并对光束进行了修正，在实验上得到了较好的涡旋光束。最后用数值模拟结果和实验结果进行了对比，验证了实验中泽尼克系数对像差的影响。　　综上所述，本论文对不同涡旋光束在不同介质中的传输特性进行了较为深入的研究，并得到了一些理论和实验结果，为涡旋光束的理论研究和实际应用提供了一些方法，也为以后的研究打下了一定的基础。