涡旋光束携带螺旋相位项exp(ilφ)(其中l为拓扑荷),其强度为中空的环形分布。研究发现,螺旋相位与光的轨道角动量有关,而其偏振与自旋角动量相关。由于其特殊的强度和相位分布,并携带角动量信息,涡旋光被广泛的应用于信息编码、超分辨、等离激元以及激光加工等多个领域。近年来,随着光场携带了愈加复杂的偏振和相位信息,研究者提出了描述涡旋光的复合阶庞加球理论。然而,公开报道的文献尚未对此类光束的聚焦理论及特性进行研究,也未对其聚焦特性的影响因素进行系统的分析。此外,现有的拓扑荷检测方法存在装置复杂、衍射强度重叠导致图案不清晰、只能检测低阶拓扑荷等问题。因此,针对上述问题,本文开展了以下工作:首先系统的研究了涡旋相位以及束腰半径对径向和角向偏振涡旋光紧聚焦电场的影响。探究了径向偏振涡旋光聚焦电场分布与束腰半径参数的关系,发现小的束腰半径参数更利于超分辨光斑的产生;大的束腰半径参数下,聚焦电场分布沿横向畸变,纵向出现劈裂。接着分析了束腰半径参数对角向偏振涡旋光聚焦电场的影响,发现大的束腰半径参数造成聚焦电场沿纵向劈裂,同时导致焦面处强度畸变。率先研究了复合阶涡旋光的紧聚焦特性。建立了复合阶涡旋光的紧聚焦理论,分析了其聚焦特性,包括强度、纵向分量相位、离焦强度以及自旋角动量密度。发现两圆偏振涡旋基携带相反方向拓扑荷m、n时,其焦面强度呈现花瓣状,主瓣个数满足｜m-n+2｜。当仅改变拓扑荷n时,聚焦光斑中空半径几乎不变,而其主瓣重叠逐渐变为环状。同时,分析电场纵向分量,给出了花瓣状强度变化的临界点。当两拓扑荷m=-n时,电场纵向分量的量子数发生湮灭;其他条件下,纵向分量相位分裂为两部分,分别对应拓扑荷m+1和n-1。此外,聚焦强度和相位的分布也受振幅系数的影响。进一步研究其离焦强度和自旋角动量密度分布。发现随着离焦距离的增加,瓣状强度出现绕中心的螺旋结构,其螺旋结构旋转方向决定于拓扑荷m+n的符号。研究其聚焦电场自旋角动量密度,可知紧聚焦电场自旋角动量密度不仅受拓扑荷变化的影响,也取决于两叠加光束的幅度比。因此,改变拓扑荷以及幅度比,可以控制焦面不同位置处的自旋角动量密度分布。提出了一种利用检测偏振调制紧聚焦强度,检测拓扑荷大小的技术。建立了偏振调制紧聚焦检测理论,阐述了检测系统的工作原理,仿真验证了技术的有效性。理论研究发现待测光拓扑荷与设定的偏振阶数匹配时,其紧聚焦强度表现为最小的实心光斑,可以作为标记拓扑荷大小的特征强度。由此可见,仅通过观察焦面处的最小实心光斑分布,可快速检测出拓扑荷大小。该检测方法具有检测原理清晰,装置简单,新颖快速、可实现任意阶涡旋光束检测等优点。提出了利用检测偏振调制离焦强度,同时检测拓扑荷大小和方向的方法。我们发现,经过偏振调制的涡旋光离焦强度表现为绕中心的螺旋结构,并且螺旋强度的旋转方向与拓扑荷的方向相关。螺旋结构顺时针旋转方向对应正拓扑荷的涡旋光,逆时针旋转方向对应负拓扑荷的涡旋光。当拓扑荷与设定的偏振阶数匹配时,其离焦强度中心仍表现为最小实心光斑。因此,经过偏振调制的离焦强度可以用来检测涡旋光拓扑荷的完整信息,该检测方法能实现任意偏振涡旋光束的检测。