涡旋光是一种具有螺旋型相位结构的光场,是现代奇点光学的一个重要的分支。涡旋光的动力学特性,轨道角动量特性和独特的相位结构在光学成像技术,光镊技术以及光通信领域都具有重要的研究价值。近年来,具有矢量偏振特性的涡旋光束也引起研究者的广泛关注,矢量涡旋光束是一种各向异性偏振光,即光束横截面不同位置上的偏振态是不同的,这些特性在粒子加速,单分子成像和近场光学等领域具有潜在的应用价值。涡旋光束的产生、涡旋信号的传输和拓扑荷数检测是涡旋光束特性研究的热点。本文主要对矢量涡旋光束的产生以及拓扑荷检测方法进行了深入研究,具体内容如下:提出纯相位调制的方法产生偏振可控的矢量涡旋光束以及完美矢量涡旋光束。采用琼斯矩阵描述矢量涡旋光场,提出纯相位调制的方法设计两个纯相位光栅,分别对x方向偏振和y方向偏振单独调制,通过改变初相位差以及拓扑荷数的方法,可以在任意衍射级次上产生偏振态、偏振阶及拓扑荷数可控的矢量涡旋光束。采用锥相位调制的方法产生半径不随拓扑荷数发生变化的高阶完美矢量涡旋。研究了分数阶矢量涡旋的光场能量分布特性。非整数阶拓扑荷数的矢量涡旋光束由于螺旋形相位的不连续性导致环形光斑会出现缺口,其缺口的能量分布与偏振阶数和拓扑荷数均有关系。采用对角矩阵的算法提取矢量涡旋光束的远场衍射的强度矩阵绘制能量分布曲线,分析非整数阶矢量涡旋光束的缺口处的能量变化与偏振阶数p和拓扑荷数l的关系。提出狭缝衍射的方法检测涡旋光束拓扑荷数并对其偏振特性进行研究。提出扇形单缝衍射的方法对涡旋阵列进行检测,通过观察衍射光斑的数量及分布检测涡旋光阵列拓扑荷数及符号;提出动态扇形双缝干涉的方法检测涡旋光束拓扑荷数及偏振阶数并研究了双缝夹角变化量与干涉强度关系,实现了涡旋光的偏振和拓扑荷数的检测。