自1992年荷兰莱顿大学的Allen建立起涡旋光束基本理论后,涡旋光束的生成、探测、应用成为了各国学者的研究热点。基于涡旋光束的应用主要涉及通信、成像、光镊、以及探测等领域。其中,在通信、成像、光镊领域已有学者做了大量研究,建立起了完备的理论并且发展出了成熟的技术。涡旋光在光学精密测试中的应用尚且处于发展阶段,仍然有大量新奇的应用等待人们去探索研究。本文主要针对涡旋光束在球面波曲率半径测量方面的技术空白,通过理论分析、仿真分析与实验验证相结合的手段,建立一套完整的高精度、大量程曲率半径测量方案。同时,考虑到涡旋光束的螺旋波前畸变会引起曲率半径测量误差,本文进一步提出了一种涡旋光束螺旋波前探测方法,对涡旋光束螺旋波前探测中传统的四步相移法存在的失效问题进行了理论研究,并且给出了相应的解决方案,为涡旋光束螺旋波前的高精度动态测量奠定基础。本文的主要工作如下:1.提出了一种基于涡旋光与球面波干涉的球面波曲率半径测量方法,给出了球面波曲率半径的测量原理和方法,计算了曲率半径的可测量范围,比较了最小二乘回归拟合法和稳健M回归拟合法对费马螺线系数的拟合精度,并且仿真计算了波前畸变和随机噪声对曲率半径测量精度的影响。搭建了马赫-曾德干涉测量光路,对曲率半径为60mm和900mm的凸透镜和凹面反射镜进行测量实验,验证了该方法的正确性。2.良好的波前相位是实现高精度测量的关键,为避免涡旋光螺旋波前畸变对球面波曲率半径测量精度的影响,提出了一种基于共形映射-空间相移干涉术的涡旋光螺旋波前探测技术。采用共形映射的基本数学原理,将对数-极坐标系下的叉形干涉图映射到笛卡尔坐标系中。采用传统的四步相移法求得包裹相位,用横向剪切最小二乘法实现了包裹相位的绝对相位展开,经逆共形映射,获得对数-极坐标系下的螺旋相位,解决了涡旋光螺旋波前探测中传统的四步相移法失效问题,实现了快速高效的涡旋光螺旋波前测量。