本课题对光纤光镊的一种——单光纤光镊进行了系统的研究。单光纤光镊简单易用、成本低，比传统光镊更利于推广与工程应用。本文首先探讨了单光纤光镊实现的可能性，将电磁场动量守恒定律与FDTD方法结合，使得光纤光场的计算与光阱力计算联系起来，利用这种方法能够对任意形状光纤出射光场和特殊形状粒子的受力情况进行分析，从而解决了单光纤光镊计算上的难题。分析了不同形状光纤端出射光场，讨论了锥角与出射光斑的关系，系统分析了构成单光纤光势阱的诸要素，总结出了单光纤出射光场构成三维光势阱的条件。详细讲述了单光纤光镊中所用光纤针的制备方法，搭建了实用化的单光纤光镊系统，利用该系统可以方便地实现多种光纤光镊方案，并最终实现了三种基于不同光纤针形式单光纤光镊，利用单光纤光镊实现了酵母细胞的三维捕获与移动，利用两路抛物线型单光纤光镊实现了酵母细胞在两个光势阱间的转移与交接以及空间状态的调整，实现了酵母细胞在水中布朗运动的观测和布朗运动力的测量。测量了多种单光纤光镊的最大光阱力与光功率的关系，为单光纤光镊的应用奠定了基础。