轨道角动量光束是指具有涡旋相位而携带轨道角动量的光束,其光场表达式中含有与方位角θ及整数l相关的相位因子exp(ilθ)。轨道角动量光束的波前呈螺旋状,中心处为相位奇点且强度为零,所以也称为涡旋光束或空心光束。由于其独特的性质,轨道角动量光束在微操控、通信、生物医学以及信息存储等诸多领域获得了广泛的应用。也就是由于其独特的性质,轨道角动量的产生方法得到科研界的高度关注,但是已有的产生方法存在能量利用效率不高、偏振单一等不足。本文提出一种利用超表面产生与调控轨道角动量光束的新方法,采用的超表面相对于传统光学元件而言,能量利用效率更高。本文还实现了任意均匀偏振态的轨道角动量光束的产生。本文的工作主要包括如下几点:1.简单介绍了轨道角动量光束的相关基本概念以及超表面的相关理论。总结了轨道角动量光束的发展历史、应用现状及前景,对几种较为典型的轨道角动量光束的产生方法进行系统的阐述。同时,我们还介绍了超表面的研究进展及应用。2.提出一种利用超表面产生并调控圆偏振轨道角动量光束的方法。首先理论上验证了利用超表面产生并调控圆偏振轨道角动量光束的正确性,然后在实验室搭建了一套实验装置,利用超表面产生了圆偏振轨道角动量光束及实现了涡旋光束轨道角动量的调控,验证了该理论的可行性。3.提出一种利用超表面产生任意均匀偏振态的轨道角动量光束的理论方法。首先介绍了矢量光束的相关概念;然后利用计算验证了基于超表面产生矢量光束的方法,再利用所得矢量光束产生了任意偏振态的轨道角动量光束。