近轴近似条件下,光束携带可以分离的自旋角动量和轨道角动量。其中自旋角动量和光束的电场矢量的取向有关,而轨道角动量和垂直于光轴的横截面上的光场分布有关。典型的携带轨道角动量的光束是具有螺旋相位面的螺旋光束,近年来受到了广泛地关注。拉盖尔-高斯光束(Laguerre-Gaussian Beam,LGB)是一种常见的螺旋光束,在空间光通信、图像处理、光镊技术等等领域都有着重要应用。本文主要研究拉盖尔-高斯光束的生成与检测,以及实验验证用拉盖尔-高斯光束作为信息载体通信的可能性。本文主要工作如下1.对计算全息光栅(Computer Generated Hologram,CGH)生成以及检测拉盖尔-高斯光束的方法进行了仿真验证,并用干涉原理进行了实验验证;推导了有微小夹角的两束拉盖尔-高斯光束的干涉光场表达式,并用实验及仿真验证进行验证。理论分析与实验表明同轴干涉对夹角十分敏感,要得到明显的干涉结果其夹角量级在10-3弧度;对相位型叉状光栅生成拉盖尔-高斯光束进行初步的仿真和讨论;推导了叉状光栅任意衍射级上的拉盖尔-高斯模式成份的解析表达式,并用实验以及仿真进行了验证。2.理论分析了组合波片法(Spatial Variable Retardant Plate,SVRP)生成拉盖尔-高斯光束的原理及其模式成份,并对其进行了仿真验证。3.推导及仿真了二元复合振幅型叉状光栅生成与检测拉盖尔-高斯光束原理,并将其作为通信系统的调制与解调端的核心原件搭建了实际通信实验系统。将二元复合光栅生成的具有不同轨道角动量的8路拉盖尔-高斯光束作为相互正交的通信信道,这也就是模分复用的概念。实现了在自由空间中约4m的信息传输,证明了轨道角动量复用通信技术的可行性。理论与实验表明轨道角动量复用通信技术,在接收端只需要探测一个特定位置是否有亮斑就能够接收到对应信道的全部信息。