光镊是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微小粒子进行捕获和操纵的技术。自从1986年由美国贝尔实验室的Ashkin发明以来,光镊技术得到了快速的发展,并且成为微观领域研究的一个强有力的工具。目前,光镊技术已经广泛地应用于物理学、生物医学、胶体及精密加工等领域。随着这些领域的发展,人们对光镊捕获效率、捕获范围等不断提出一些新的要求。基于此,本论文主要开展了以下几个方面的研究工作：1.分别用几何光学模型和电磁散射模型推导了粒子在光阱中所受辐射力的表达式。利用电磁散射模型——T矩阵方法数值模拟了柱对称矢量光束（径向偏振光和方位角偏振光）的捕获效率,并分析了这两种偏振光的特殊捕获效果。2.提出一种长距离轴向稳定捕获与操纵粒子的方法。理论计算了不同占空比环形光束的捕获效率,发现环形光束可以提高轴向捕获效率,并且存在一个最佳占空比（d=0.5）的环形光束,对应的轴向捕获效率最大。从而使利用具有长工作距离低数值孔径物镜实现长距离三维稳定捕获与操纵成为可能。实验上采用双锥镜装置产生了环形光束,经过长工作距离低数值孔径物镜（NA=0.6和NA=0.45）聚焦后,成功地实现了对直径为5μm二氧化硅小球的稳定三维捕获与长距离轴向操纵。3.提出一种利用4Pi聚焦系统产生球形光斑,并且三维移动该球形聚焦光斑的方法。两束反向传播的具有特定振幅分布的径向偏振光经过4Pi聚焦系统聚焦后会产生一个球形聚焦焦斑,本文给出一种计算相位调制函数的简单办法,用所得到的相位调制函数对入射径向偏振光进行相位调制,即可实现球形聚焦光斑的三维实时移动。