主要内容：研究了具有螺旋形相位结构光束的轨道角动量，并对携带有轨道角动量的典型光场在空间传输过程中的传播特性进行分析，进一步研究了这种光场中具有确定的轨道角动量的单个光子的传输特性，在量子信息论的基础上，结合高阶椭圆HG光束单光子轨道角动量的特点，对其在随机介质中传输的变化情况进行了仿真分析。   主要成果：利用单光子轨道角动量态作为信息载体实现光量子通信，研究了单光子轨道角动量的光量子通信方案。研究了单球粒子在在轴条件下对具有轨道角动量高斯波束入射的散射问题。在目前已有的数据编码方法的基础上，研究了具有轨道角动量光束及其通过计算全息图的变化规律，并结合无衍射光束的传输特性，提出一种空间光通信的编码以及解码方法。      研究成果的发展与应用情况：在国内外相关技术进步中的作用和影响，经济社会效益，光学涡旋作为一种特殊的光场结构，从概念的提出，系统的研究，到理论上取得突破，并在实践中得到应用只有数十年的时间，在这期间研究者证实了光学涡旋中的光子具有确定的轨道角动量，在实验中实现了角动量角粒子的传递，对光学涡旋束缚粒子做了定量分析和实验研究，研究了其在自由空间和非线性介质中的传播规律，还发现了一些与光学涡旋有关的新颖现象，近年来已在激光光学，激粒波导，生物医学，原子光学和分子光学中得到了广泛的研究和应用。光轨道角动量编码相对于传统的二进制编码能够有效地提高数据传输密度和速率，将具有轨道角动量光子作为信息载体实现光量子通信，可有效地增加通信过程中两光子远距离传输纠缠度，可极大提高通信的安全性，容量以及数据的传输速率。   目前，具有轨道角动量光束实现光通信还主要集中在自由空间光通信方面，但是随着对有轨道角动量光束控制研究的深入，还可以用于光纤通信。带有角动量的光束的应用随着理论和实践的发展变得更为广泛，具有巨大的应用前景。