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随着通信技术的不断发展，人们利用频分复用(Frequency Division Multiplexin,FDM)、时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)码分复用(Code Division Multiplexing，CDM)等技术促进通信发展。为了进一步提高系统容量和频谱利用率，人们提出了涡旋光束的模分复用(Mode Division Multiplexing，MDM)方式，有望在高密度数据传输中获得应用，即利用携带轨道角动量的涡旋光束的无穷自由度特点，实现高维度轨道角动量复用通信系统，突破频谱资源溃乏的限制。本文主要研究了轨道角动量为整数、分数的涡旋光束阵列的检测以及多种涡旋光束在湍流中的传输对比特性研究。主要工作如下： 1、根据干涉原理推导出涡旋阵列干涉图的制备公式，并总结出同轴光学涡旋叠加态构成的复用系统。 2、利用空间光调制器(RLM R2)加载传输方向与z轴夹角α干涉光栅，制备出了分数阶涡旋光束：利用水平与垂直叠加光栅，制备出具有不同拓扑荷数的光斑阵列。对分数阶涡旋光束阵列产生方法以及传输特性分别作了研究。 3、根据Rytov近似和广义Huygens-Fresnel原理推导出LG光束和高阶BG光束在大气湍流斜程传输中螺旋各谐波分量的表达式，进一步对两类光束轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)的弥散程度进行了对比分析。 研究分析表明： (1)分数阶涡旋光束较整数阶涡旋光束有更强的操控编码能力； (2)在大气湍流各参数影响下利用涡旋光束进行信息传输时高阶BG光束较LG光束的OAM性质更稳定。