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拉盖尔-高斯(Laguere-Gaussian,LG)光束被广泛应用于轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)复用通信系统,但目前局限于对零阶径向LG光束(径向指数P为零)的研究。径向指数p大于零的高阶径向LG光束同样可以被应用于OAM复用通信系统,继而成倍提高信道容量、通信速率和频带利用率。在接收天线孔径的限制下,高阶径向LG光束比零阶径向LG光束具有更高的接收功率。因此,高阶径向LG光束在轨道角动量复用领域具有潜在的应用价值。对高阶径向LG光束叠加态的研究,能为日后解决轨道角动量检测方面的问题提供理论基础和实验依据。本文主要研究了 LG光束及其叠加态的产生、光强分布特性以及自由空间传输特性等相关内容。主要工作如下:1、利用液晶空间光调制器结合计算全息法产生LG光束及其叠加态,并搭建了产生LG光束及其叠加态的光学系统。2、根据光干涉叠加原理,利用拓扑荷数不同的高阶径向LG光束产生了一种新型的多层“花瓣”状的高阶复合涡旋光束。3、以零阶径向LGG光束叠加态、高阶径向LG光束叠加态为研究对象,分别讨论了拓扑荷数、径向指数、束腰半径等光束参数对其光强分布的影响,并研究了零阶径向LG光束叠加态、高阶径向LG光束叠加态在自由空间中的传输特性。研究分析表明:(1)高阶径向LG光束共轴叠加时,若叠加光束的拓扑荷数同号且相差较大,则会形成多环状复合涡旋光束;若叠加光束的拓扑荷数同号且相差较小,则会形成多层“花瓣”状复合涡旋光束。(2)当拓扑荷数互为相反数的高阶径向LG光束共轴叠加时,会形成多层亮“花瓣”状复合涡旋光束,若叠加光束的束腰半径不同,其光强分布会发生旋转,并伴有旋转“拖尾”现象。(3)高阶径向LG光束共轴叠加形成的复合涡旋光束在自由空间传输时会发生衍射展宽,但是否发生角向旋转取决于叠加态是否存在额外相位。