공간광변조기를 사용하여 십자형 격자를 시뮬레이션하여 고차 및 분수차 소용돌이 빔을 생성하고, 각 차수 소용돌이 빔을 분리하여 단일 단계 특성을 조사하며, 위상 하중을 탐지하여 실험 방법의 타당성을 검증하였다. 소용돌이 빔 생성 광로를 설계하고, 십자형 격자 홀로그램을 생성하는 컴퓨터 프로그램을 작성하였으며, 투과형 공간광변조기를 이용해 십자형 격자를 시뮬레이션하여 공간광변조기에 홀로그램 형식으로 적재하였다. 매개변수를 조절하여 홀로그램 격자 패턴을 변경하고, 위상 하중이 1.0에서 100.0까지의 정수 차수 및 0.1 간격의 분수 차수 소용돌이 빔을 얻었다. 조리개 빔 스톱을 이용해 1차 회절을 분리하고, 그 특성을 분석하며 간섭법으로 위상 하중을 측정하였다. 실험 결과 정수 및 분수 차수 광장 분포가 위상 하중과 단조 관계이며, 위상 하중이 100에 가까워질 때 빔 품질이 현저히 저하되는 특성을 발견하였으며, 간섭법으로 측정한 위상 하중이 계산된 홀로그램 설정 값과 완전히 일치하였다. 간섭 측정 결과가 계산 홀로그램 방법의 정확성을 검증하였다. 이 방법은 장치가 간단하고 매개변수 조절이 가능하여 고차 및 분수차 소용돌이 빔의 생성과 응용에 참고가 될 수 있다.

소용돌이 빔; 공간광변조기; 회절 격자; 궤도 각운동량