涡旋光束又称作“光学涡旋”,是一种具有特殊相位结构的光场,涡旋光束的特殊性在于具有中心孤立奇点和螺旋形相位波前,相位奇点处的光强为0,且光束中心处的相位具有不确定性,因此其强度呈中空环形分布。光学涡旋相较于其他光场,最显著的一个特征是携带轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）,因此,携带OAM的光学涡旋在微粒操控、高分辨率成像、手性材料加工、光通信等方面都具有重要的应用价值。为了实现多粒子同时操控,科研人员目光聚焦在了涡旋阵列上。通过两束或多束涡旋光束的同轴叠加,可形成不同奇点分布特性的涡旋阵列。为了调控由周期性结构的点阵光场照射到光折变晶体或原子介质时所形成的空间波导阵列的特性,需要产生不同的周期性结构的点阵光场——二维（Two Dimension,2D）光学格子。通过三束或更多束光场的离轴干涉可形成二维光学格子。这些光束的共同特点是都存在相位奇点,而在奇点附近存在着丰富的物理现象,吸引了越来越多学者的关注。本文以拉盖尔-高斯(LG0l)涡旋光束之间的干涉为切入点,针对具有多相位奇点光学涡旋的产生与检测技术展开研究,主要研究内容如下:1、涡旋光束的产生及拓扑荷的检测。理论分析了螺旋相位板（Spiral Phase Plate,SPP）调制基模高斯光束的原理,实验上基于SPP对基模高斯光束的调制制备出了不同拓扑荷数（Topological Charge,TC）的单模态LG0l涡旋光束,并用倾斜透镜法检测了产生涡旋光束的TC。实验中通过马赫曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）分别实现了两束平面波LG0l光束的离轴干涉和两束波前曲率半径不同的LG0l光束的同轴干涉,分别得到了具有叉形条纹和螺旋形条纹的干涉图样。通过总结分析,归纳出两相干涡旋光的TC、倾斜角、方位角、相位差和曲率半径关系等参数与干涉图样之间的关系。同时对基于干涉法的涡旋光TC检测给出了系统的理论依据。2、多奇点光学涡旋阵列的产生与检测。具有不同TC的两束LG0l涡旋光束同轴叠加产生多奇点光学涡旋阵列。通过分析、数值模拟和实验方法,研究了两组份光束的TC、相对功率和束腰对多奇点涡旋阵列中奇点数目、符号和分布的影响。基于嵌套MZI的光学实验验证了数值模拟结果和理论分析。多奇点涡旋阵列的净TC取决于两组份光束的TC和束腰,外围衍生的单涡旋的径向位置与两组份光的相对功率有关。观测并分析了“涡旋偶极子”和“奇点分裂”现象。本工作对多奇点涡旋阵列进行了全面深入地研究,并对多奇点光学涡旋阵列在粒子操纵、光通信等领域的应用提供了理论指导。3、二维光学格子的产生与检测。建立了三光束离轴干涉产生二维光学格子的理论模型,实验中基于嵌套式的MZI,将三束平面涡旋光束以一定的夹角离轴干涉产生了2D光学格子。通过控制三束相干光之间的倾斜角和方位角,可控制2D光格子的结构形貌,在光格子之间存在周期分布的单涡旋;通过改变三束相干光的拓扑荷,产生了中心带有点缺陷和刃型位错的2D光格子。