涡旋光束，也成为螺旋光束，涡旋光束指具有涡旋特性的光束。涡旋光束是一种特殊的激光束，具有与普通的高斯光束所不同的特性。
广义来说，涡旋光束包括相位涡旋光束和偏振涡旋光束两大类。
一、涡旋光束
涡旋光束，也成为螺旋光束，是指具有涡旋特性的光束。广义来说，涡旋光束包括相位涡旋光束和偏振涡旋光束两大类。
相位涡旋光束，即光波的相位和波前呈螺旋型，其在柱坐标系（r,φ,z）下的复振幅表达式中含有螺旋相位项eilφ, 其中l可为任一整数。
由于光束中心存在相位奇点，因此相位涡旋光束的光场分布是中空环形。
偏振涡旋光束，即在光场横截面上具有涡旋分布偏振态的光束。与常见的线偏振，椭圆偏振和圆偏振等各向同性偏振光不同，偏振涡旋
光束具有各向异性的偏振态分布，光场横截面中每一点都具有自己独特的偏振方向，表现出很强的矢量偏振特性，因此偏振涡旋光束也
称为矢量光束。
光的自旋角动量与光束的偏振性质紧密相关，而光的轨道角动量则源于光场横截面的复场分布，表征光束的波前性质。
傍轴近似下，涡旋光束的轨道角动量与自旋角动量可分解开，光子的角动量可以表示为：
l为角量子数，也成为拓扑荷，可为任意整数，同时，角量子数l为涡旋光束的特征值，决定了涡旋光束的螺旋波前分布。将将量子数为l
的涡旋光束称为l阶涡旋光束，记作|l>。
偏振参数σ称为自旋量子数，具有-1和+1两个特征值。当σ=+1 时，表示右旋圆偏振光，当σ=-1 时，表示左旋圆偏振光。光场的任意偏
振态均可由具有相反自旋量子数的光子线性叠加而成，如线偏振光就是 |σ=+1> 和 |σ=-1> 的叠加。
二、涡旋光束的应用
涡旋光束在许多领域都有很大的潜在应用价值。在光通信领域，使用涡旋光束会大大扩展信道容量，实现大容量的信息传输。在探测领
域，涡旋光束的旋转多普勒效应可以用于测量旋转体的转速。当涡旋光束作用域物体或者微粒时，光束携带的轨道角动量可以传递给微
粒，控制微粒实现旋转或平移，这一特性可用于研制光镊或光学扳手。
三、常见的涡旋光束
常见的涡旋光束有：拉盖尔-高斯光束（Laguerre-Gauss beams）、贝塞尔光束（Bessel beams）和贝塞尔-高斯光束（Bessel-Gauss
Beams）。
贝塞尔光束是一种无衍射光束，若在传输路径中存在障碍物，则经过障碍物后一定距离，没有被遮挡的光线会在障碍物后重新干涉，光
场可自我恢复，具有自愈性。
贝塞尔光束具有无限延展的光场结构，这使得其只能为理想的理论模型而无法真实存在，实际中一般采用贝塞尔-高斯光束作为贝塞尔
光束的近似，在有限传输距离内具有与贝塞尔光束相似的无衍射特性，超出最大传输距离后贝塞尔-高斯光束将不再存在。
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