螺旋相位板(SPP,Spiral Phase Plate)是一种新型的滤波器，入射平面波穿过SPP后产生的涡旋光束是一种具有相位奇点、螺旋型波前和确定轨道角动量的特殊光场，这些特性使SPP在诸如光学微操作、自由空间光通信、光学成像等诸多领域都具有十分重要的潜在应用价值。SPP在光学涡旋的产生、调制以及应用机理等方面的应用，成为本学科前沿的研究热点。本文以螺旋相位板为基础，对光学涡旋产生、旁瓣抑制及其在图像边缘增强中的应用进行了理论分析与实验研究，论文的主要内容如下：1.简要介绍了产生光学涡旋的几种方法及其各自的优缺点，包括几何模式转换法、计算全息法、液晶空间光调制法和螺旋相位板法等，并在反射型纯相位液晶空间光调制器基础上，重点研究了圆形螺旋相位板对严格有限孔径平面波的夫琅和费衍射，通过理论模拟与实验验证分析了圆形螺旋相位板的拓扑荷数、半径等参数对涡旋光束光强分布的影响，发现在圆形螺旋相位板对平面波的远场衍射中，拓扑荷数n控制着光束分布特征，半径R控制着光束尺寸的大小。2.详细介绍了几种常用光学涡旋旁瓣抑制的方法，包括最佳环形螺旋相位板、径向调制螺旋相位板和类贝塞尔调制螺旋相位板等，给出这几种滤波器的透过率函数及其对平面波的夫琅和费衍射场解析式，并在纯相位反射型液晶空间光调制器的基础上对这几种方法进行了实验验证，发现最佳环形螺旋相位板和径向调制螺旋相位板都可以较好的抑制光学涡旋的旁瓣，而类贝塞尔调制螺旋相位板与前两种器件相比不仅可以完全消除光学涡旋的旁瓣，而且不会改变涡旋光束主亮环的大小和形状。3.介绍了基于螺旋相位滤波器的径向希尔伯特变换实现图像边缘增强的基本原理，提出了利用类贝塞尔螺旋相位滤波器实现提高图像边缘增强对比度的方法，并给出了该滤波器点扩散函数的解析式。通过理论模拟验证了该方法对提高径向希尔伯特变换输出图像对比度的有效性。