光学涡旋由于其独特的光场特征,可广泛应用于多个领域中,例如,成像系统,光信息处理,量子通信,生物显微操作等等。轨道角动量光由于其具有相位因子,因此是典型的涡旋光束,尤其是它作为光学镊子和在量子纠缠方面的应用可圈可点,因此,光学涡旋一直以来受到研究者的关注和重视,也让我们重新认识和思考光。轨道角动量作为光子的一个自由度,理论上可以是无限大,因此,构建高维希尔伯特空间,在传输中可以使光携带更多信息。光学涡旋在非线性频率转换过程中也扮演着重要的角色,可以产生很多有趣的现象,也是近年来的研究热点。本论文较为系统全面地研究了涡旋光束在非线性光学晶体磷酸氧钛钾(KTP)中的倍频过程,具体包括纯的单个涡旋光束(LG光束)和复合涡旋光的倍频过程,分析了涡旋光束的拓扑荷数值在倍频过程中的变化情况。首先,从理论上对涡旋光束在倍频过程中的耦合波方程进行了推导,并对倍频光的强度分布和相位分布进行了相应的理论模拟。接着,我们从实验方面对理论进行了论证。实验过程中我们采用螺旋相位板分别使基模高斯光携带不同拓扑荷数值的涡旋,入射到非线性倍频晶体KTP中,将产生的倍频光用π/2柱透镜模式转换器转换成相应的HG模式,从而验证了 LG光束倍频过程中涡旋拓扑荷数值实现了加倍。另外,还采用马赫曾德尔干涉仪制备了不同的复合涡旋光,将其入射到倍频晶体KTP中进行倍频过程后,同样使用模式转换器对产生的倍频光的涡旋拓扑荷数值进行了验证,从而证明了复合涡旋光中心涡旋和离轴涡旋的拓扑荷数值都变为原来的两倍,所得的实验结果与理论基本吻合。本文中,我们从理论和实验两方面验证了光学涡旋拓扑荷数值在倍频过程中实现了加倍。此工作对于近红外波段涡旋的探测以及微粒操控等方面具有一定的指导意义。