光学漩涡是可以携带轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）并具备螺旋型相位波前的结构化光束,其独特的动力学特性、OAM特性和拓扑结构,可以大幅提高人们对光的驾驭能力,在许多领域都具有重要的应用前景,例如微操纵、通信、光电子学、量子信息以及远程传感等。尤其是在通信领域,由于漩涡光束所能携带的OAM模式理论上是无穷正交的,若将其与传统的复用调制维度相结合将有望于实现通信速率和容量的倍增,满足通信技术的发展需求。漩涡光通信技术的研究主要集中为两大块:一是利用轨道角动量模式作为信息载体的轨道角动量复用技术,二是将轨道角动量模式映射为数据序列的轨道角动量调制技术。值得注意的是,无论是轨道角动量调制还是轨道角动量复用光通信系统,其关键在于OAM模式的检测及调控。在轨道角动量模式检测方面,研究者们已提出许多可用于拓扑荷检测的方法。其中最为常见的方法是干涉法和衍射法,干涉法是将漩涡光束与平面波或者球面波进行干涉,能精确识别轨道角动量模式,但通常涉及复杂的干涉设置或干涉图案。衍射法则是将漩涡光束光通过特定设计孔径衍射所形成的图案来识别,而衍射法实验结果经常与模拟结果相比退化,这降低了它们在实际应用中的效率。在轨道角动量调控方面,轨道角动量模式的上/下转换主要利用线性光学的方法,研究者们通过级联多个光学元器件实现轨道角动量的切换,比如液晶空间光调制器法和超表面法等。但这些方法不仅功能单一,只能实现几个模式之间的切换,无法高速可变切换,而且多个元器件的级联使用大大加剧了光学系统的复杂度。因此,针对以上问题,本论文提出了漩涡光场轨道角动量模式检测和倍频研究,利用二阶非线性倍频效应实现轨道角动量模式上的转换,通过设计双耳圆形光阑实现轨道角动量模式的精准检测,主要工作和成果如下:1.提出一种基于二阶非线性的OAM模式倍频方案,根据漩涡光与非线性材料的作用机制,利用二阶非线性实现轨道角动量的模式的倍频,从而实现模式可变切换、调控及高阶模态生成。2.改进了传统的轨道角动量模式检测方案,讨论了漩涡光束通过特殊孔径之后的衍射特性和轨道角动量模态的改变对衍射图案的影响。根据该理论提出基于双耳圆形光阑的轨道角动量模式检测方法,并实验验证了对漩涡光束轨道角动量模式的准确判断。