轨道角动量是光子的量子态，常用于承载量子信息的物理量有频率、相位、偏振态等，近些年来光子的另一个自由度，即轨道角动量，成为国内外研究的热点方向之一，特别是轨道角动量可作为自由空间量子信息的物理载体的重要选择，这将对量子通信领域带来重要的影响。随着量子保密通信技术的发展，轨道角动量光束越来越受到人们的高度重视，并在很多领域得到了广泛的研究和应用。　　量子保密通信是近年来发展的一种理论上绝对安全的密钥分配技术。利用光子轨道角动量在量子通信领域中的应用，指出基于光子轨道角动量的量子通信方案具有明显的优点：第一，不需要通信双方实时监测、调整参考系；第二，避免了非正交态系统因发送基和测量基不一致而丢弃一半信息的问题，提高了密钥生成率。随着具有角动量的光束的操控应用前景愈来愈广泛，光子角动量在光量子纠缠、光消相干等研究领域将有更广泛的应用前景。本论文的主要工作如下：　　1、综述了光子轨道角动量的定义、产生，拉盖尔-高斯模、厄密-高斯模、以及轨道角动量本征态HG模和LG模的转换。　　2、分析了光子轨道角动量的拓扑电荷数，并在此基础上提出了不同轨道角动量的光子是如何叠加和测量的，分别介绍了光束轨道角动量的四种测量方法：利用光学扭秤的方法、利用分数阶叉形光栅的方法、利用马赫-曾德尔干涉的方法和利用夫琅禾费衍射的方法。　　3、对比传统的光学编码方法，提出了光子轨道角动量数据编码理论，论述了光子轨道角动量在量子通信中的应用，初步拓展了新的研究方向。　　4、分析总结了光子轨道角动量在光镊技术领域和量子纠缠信息技术领域的重要应用。