光纤光镊是一种利用光纤出射的激光束形成三维梯度光场的辐射光压来俘获微小粒子的技术，这种基于辐射光压原理的技术真正实现了粒子的无接触、无损伤的操纵。与传统光镊相比,光纤光镊系统具有仪器结构简单、抗干扰能力强、光阱操纵灵活、捕获范围大等优点，因此，在普通生物学、生物物理学等领域将具有广泛的应用前景。本论文对光纤光镊系统的一种基于单光纤的光动力操纵系统进行了全面的研究，提出了基于单光纤的光动力操纵系统的可行性方案，针对系统集成过程中所涉及的系列问题，我们提出了光功率可调的光源技术、冷照明技术、双光纤光镊的控制与驱动技术、多显微视窗的协同组合跟踪技术、光阱力的标定技术以及系统显示与控制软件编程技术等关键性技术，完成了系统的集成，实现了系统的仪器化。应用该系统能够实现对各种单光纤光镊和基于单光纤的微光手进行控制与操作。完成了基于同轴双波导结构微光手的设计。对同轴双波导光纤应用热熔融拉锥方法构造了基于同轴双波导光纤的波分复用器，建立了锥体耦合连接多参数优化模型，系统分析了影响耦合效率的各个因素，实现了波长分别为980nm和1480nm的双光源的分别传输和独立控制的功能。采用将电磁场动量守恒定律与FDTD方法相结合，使得光纤光场的计算与光阱力计算联系起来，解决了同轴双波导结构微光手的力学特性分析的问题。在所开发的基于单光纤的光动力操纵系统上实现了基于同轴双波导结构微光手对酵母细胞和聚苯乙烯小球的捕获、搬移和弹射等操作，为单光纤光镊系统的应用和推广奠定了基础。