在进行光场调控时,研究人员发现了一种中心光强为零的光束,这种光束被称为空心光束。在对空心光束进行研究时,发现了一种更加特殊的光束—局域空心光束。局域空心光束的特点是在传播方向上有着光强很小甚至光强为零的三维密闭区域,在三维密闭区域周围则是高强度光场,类似于一个特殊的三维密闭容器。研究人员发现局域空心光束具有精确操控微粒和无接触的技术特点,将这些特点应用在粒子囚禁与操控中可以充分发挥其优势,目前局域空心光束已经成为囚禁和操纵微粒的重要工具之一。本论文基于光学基本原理和理论分析,对光场调控和粒子捕获进行研究。论文首先设计了一种可动态调控的局域空心光束光学系统;其次,在轴棱锥-透镜系统中加入矩形光阑,使产生的局域空心光束具有光场缺陷,并通过改变矩形光阑长宽比调整局域空心光束缺口大小;最后,在局域空心光束中通过粒子尺寸选择合适的光辐射压力理论模型,并对粒子进行受力分析。实现了150nm金粒子在缺口可调谐的局域空心光束中的首次捕获。论文的主要内容可以分为三方面:（1）设计了尺寸可动态调谐的局域空心光束光学系统。分析通过移动梯度折射率透镜改变发散角进而引起局域空心光束尺寸连续变化,实现可动态调谐的局域空心光束。可调谐的局域空心光束光学系统主要通过移动梯度折射率透镜改变出射光束发散角,进而影响轴棱锥后无衍射光束和聚焦透镜后局域空心光束。（2）设计了一种具有光场缺陷的特殊局域空心光束光学系统,该光学系统由矩形高斯光束入射,通过调节矩形光束改变光场缺陷。基于傅里叶变换对光学系统传输进行仿真分析,完整的描述了光源经过扩束、整形到形成局域空心光束的理论分析及复振幅分布规律公式,模拟出局域空心光束形成的过程。通过对比不同长宽比的矩形光阑形成的局域空心光束研究矩形光阑长宽比对局域空心光束缺口的影响,并通过实验进行验证。（3）对金粒子在产生缺口的局域空心光束中进行受力分析。根据粒子尺寸选择光辐射压力模型,通过横向和纵向两个方向对粒子进行受力分析。通过调节矩形光阑可以调整局域空心光束的缺口尺寸,在缺口可调谐的局域空心光束中通过分析合力判断粒子能否稳定囚禁,实现了粒子的首次捕获。利用蒙特卡洛法对金粒子在局域空心光束中稳定囚禁时进行运动过程模拟分析,发现当金粒子在局域空心光束中稳定囚禁时,粒子在局域空心光束中心的下方区域内震荡。