具有螺线型相位分布的光束被称为涡旋光束，1992年Allen等人证明涡旋光束携带了轨道角动量，并且这个轨道角动量可以传递给粒子，从而实现对粒子的微操控等。此外，相关研究表明，利用涡旋光束的轨道角动量可以对信息进行编码，并应用于自由空间光通信等领域。由于其广泛的应用，涡旋光束的研究就成为近年来热点之一，其中携带有两个不同拓扑荷数的双涡旋光束由于可以同时携带不同的轨道角动量等优点，引起了研究者的广泛兴趣。另一方面，对涡旋光束轨道角动量的测量具有非常重要的意义。由于不同轨道角动量的涡旋光束经过光阑后将呈现不同衍射图样，因此利用各种形状光阑的衍射来测量涡旋光束的轨道角动量也成为近年来的热点。在本论文中，我们将研究带有两个不同拓扑荷数且偏振方向互相垂直的双涡旋光束的传输特性；并且为了进一步说明涡旋光束的轨道角动量信息，我们研究了涡旋光束经过菱形光阑衍射后远场的衍射图样。除此之外，我们还对同时具有径向偏振特性和无衍射特性的光束进行了研究。本论文的主要内容包括以下几个方面：1．利用带有不同拓扑荷数的两束涡旋光束进行共轴叠加，产生了一种新型光束——双涡旋光束（包括整数阶和分数阶的），其光强分布为双环结构。从实验和理论两方面对其传输特性进行了研究。研究表明，双涡旋光束的双环携带不同的轨道角动量，且相互独立地传输。此外，当双涡旋光束的内部拓扑荷数保持不变时，双涡旋光束两环间的距离随着外部拓扑荷数的增大而变大。2．从理论和实验两方面研究了涡旋光束经菱形光阑衍射后相位奇点的动态演化。研究结果表明，夫朗和费衍射图样中暗条纹的数目正好等于入射涡旋光束的拓扑电荷数的数值，并且每个暗条纹的中心都是一个相位奇点。基于这个衍射特性，提供了一种测量光学涡旋轨道角动量的简易方法。3．从理论和实验两方面对径向偏振无衍射光束进行了研究。在理论上数值模拟了径向偏振无衍射光束不同偏振方向上的光强分布以及其在传输过程中的归一化光强分布。模拟结果表明，径向偏振无衍射光束既具有径向偏振特性又具有无衍射特性。在实验上我们利用径向偏振转换器和轴棱锥获得了径向偏振无衍射光束，并使其经过不同角度偏振片后得到不同偏振方向上的光强分布，实验结果与理论结果一致。这种既具有径向偏振特性又具有无衍射特性的光束具有广阔的应用前景。