涡旋光束是一类带有螺旋形波阵面且中心光强为零的局域空心光束。由于涡旋光束的相位分布函数中含有螺旋相位因子,因此涡旋光束的光场中蕴含着轨道角动量信息。涡旋光束的潜在应用价值均依赖于其独特的螺旋相位结构和独有的轨道角动量参数。本文着重对两种常见的涡旋光束——拉盖尔-高斯光束和高阶贝塞尔-高斯光束的传输特性及其应用进行了研究。首先,分别对拉盖尔-高斯光束和高阶贝塞尔-高斯光束在不同参数条件下的传输特性进行了数值仿真分析。然后,分别对上述两种涡旋光束分别与平面光波等参考光波之间的干涉现象进行分析研究,深入阐释了等量异号拓扑荷数的同种涡旋光束叠加干涉的效果,从而根据各种情形下形成的干涉图案提出有效且可靠的测量涡旋光束拓扑电荷值的方法。最后,由前述内容得到启发,针对高阶等量异号拓扑荷数拉盖尔-高斯光束的干涉情形进行了深入地研究,发现可将其应用于入射光束偏振旋转角的测量中,随后考察了两种不同测量方法的实际效能,指出了不同方法的适用场合。研究结果表明,拉盖尔-高斯光束的径向指数、拓扑荷数与传输距离等参数对其光强与相位分布均可产生巨大的影响,而影响高阶贝塞尔-高斯光束的传输特性的主要参数是其拓扑荷数和波矢量的径向分量。整数阶拓扑荷数拉盖尔-高斯光束与平面波或球面波的干涉模式以及正整数阶拓扑荷数贝塞尔-高斯光束与平面波的干涉模式均可用于涡旋光束拓扑荷数的测量中。此外,分数阶拓扑荷数涡旋光束与平面波或球面波的干涉图案都可用来粗略判断涡旋光束拓扑荷数的范围。同时,可用等量异号整数阶拓扑荷数的同种涡旋光束之间的干涉结果实现对涡旋光束拓扑荷数的精确检测,也可利用不等量且异号拓扑荷数的贝塞尔-高斯光束的叠加特性对分数阶拓扑荷数贝塞尔-高斯光束的拓扑荷数进行大致估测。最后,当拓扑荷数取整数时,利用两束高阶拓扑荷数拉盖尔-高斯光束的干涉模型可准确测量入射光束偏振旋转角的变化状况。以上结论对于涡旋光束在生物医学、光通信、光子计算、微粒操控、分子光学等领域中的应用均具有一定的指导意义和参考价值。