光轨道角动量(OAM)作为一个极具潜力的自由度,理论上可以提供无限多的具有不同拓扑荷数的正交态。将OAM光束复用技术应用于自由空间光通信和光纤通信,已经成为光通信领域非常重要的研究方向之一。OAM自由空间光通信系统面临的一个巨大挑战就是OAM光束的光强和相位分布在传输过程中会受到大气湍流等外界因素的影响而发生变化。这些因素除了会造成光束抖动、光强起伏、相位偏移等影响之外,还会破坏OAM光束模式特性,造成不同OAM模间串扰。OAM光束的模式纯度在自由空间复用通信系统中显得尤为重要。因此本文工作的重点在于设计并搭建基于数字微镜阵列(DMD)的OAM光束自由空间传输系统,并对OAM光束的空间传输特性进行研究。首先,基于计算全息光栅法产生OAM光束的原理,理论计算出相应衍射光栅的透过率函数,生成相应的叉形光栅图。进一步,对DMD数字微镜阵列加载不同拓扑荷数的叉形光栅图产生不同OAM模式光场。其次,对产生的OAM光束的光强和相位分布进行检测。使用光束分析仪测量了 OAM光束的光强分布,采用干涉法定性检测了 OAM光束的相位分布以及OAM模式,使用DOVE棱镜设计并搭建单路Sagnac干涉仪实现了 OAM光束模式纯度的检测。最后,我们搭建了一套基于DMD的OAM光束自由空间光传输系统,进行了 50m的室内OAM光束自由空间光传输实验,对OAM光束的传输特性进行了深入研究,包括OAM光束传输的展宽效应,以及模式纯度演化。此外我们对OAM光束强度中心和光束功率进行了监测,研究了指向误差对OAM自由空间光通信系统性能的影响。实验结果表明,OAM光束模式纯度会随着指向误差的增大而降低。