光子轨道角动量，作为量子密码通信一种新的信息载体，由于自身所表征的方位角项使其具有高维特性，能同时携带高维度的量子信息，且在自由空间中具有良好的传输特性，在量子密码通信的发展中起重要作用。目前，量子密码通信系统多采用相位、偏振与频率等自由度作为加载信息的载体，而这些自由度一般都只能实现二维度的信息传送，使得在密钥分发过程中影响到了信息容量与通信效率。因此基于轨道角动量的量子保密通信研究也越来越引起人们的广泛关注。应用光子轨道角动量作为信息载体是量子保密通信实现走向大容量、高速传输与网络化的有效途径，具有一定理论和现实意义，值得深入研究。　　本论文研究了光子轨道角动量在量子保密通信中的应用，从光子轨道角动量的基本特性出发，详细讨论了基于轨道角动量的研究进展，提出了基于轨道角动量的纠缠W态的制备，以及基于轨道角动量复用的量子通信网络。本论文的主要工作如下:　　1、初步研究了轨道角动量的量子特性，包括基于轨道角动量的产生与纠缠制备，根据两种类型的参量下转换提出了自旋与轨道角动量纠缠的W态的制备，进一步改进方案制备自旋、线动量与轨道角动量混合纠缠的W态，详细阐述了W态的产生原理与产生方案，获得两种等概率的多自由度W态，并分析了该方案所制备W态的量子特性，信息量提高至log2m+2比特。　　2、分别研究了光纤通信与自由空间通信的量子网络技术的发展。基于光纤通信技术提出一种波分复用的M-Z型QKD网络系统，进一步研究达曼光栅的基本原理，提出基于轨道角动量复用与解复用的S-D结构方案，设计在自由空间中基于轨道角动量复用的QKD网络方案，并分析QKD网络方案的稳定性与高效性等，有望解决多用户量子通信的应用。