光镊是一种利用光的力学效应来捕获和操纵微小粒子的技术手段。自诞生以来,光镊技术以其低损伤性、非机械接触、操控对象范围广、可高精度测量微小作用力和微小位移量等特点,被广泛应用到物理、化学以及生命科学等领域研究中。在光镊的这些众多特点中,对微小作用力的高精度测量是光镊应用的一个重要基础。本论文围绕光镊的力学特性研究,主要开展了以下研究工作:1.采用电磁散射模型中的T矩阵方法,理论研究分析了粒子的尺寸、折射率、物镜的数值孔径以及光场的偏振态对光镊光阱刚度的影响。这些理论研究工作可以为光镊光阱刚度影响因素的实验研究提供理论指导和参考。2.设计并搭建了一套具有多偏振态光场产生和切换功能的光镊系统。该系统采用模块化设计,结构紧凑稳定、方便转换和调节。详细介绍了每个模块中各个器件的功能、参数和选择依据,为光阱刚度的实验标定研究提供了实验基础。3.采用四象限探测器跟踪粒子在光阱中做布朗运动的位移信息,利用功率谱密度法标定光阱刚度,实验研究了不同偏振态光场、不同微粒尺寸、不同微粒折射率、不同激光功率对光镊的三维光阱刚度的影响。重点比较研究了柱矢量光束(径向偏振光、方位角偏振光)和高斯光束(线偏振光、圆偏振光)对不同尺寸二氧化硅微粒捕获的三维光阱刚度。这些实验研究工作为光镊的实际应用提供了参考。