矢量光场是指同一时刻同一波阵面上不同位置具有不同偏振态的光场，也称为偏振态非均匀分布的光场。尤其以径向和角向矢量光场为研究热点，矢量光场具有独特的物理特点，如高数值孔径聚焦下有着中心更小的焦斑尺寸，而且其焦点存在很强的纵向分量，同时横向分量保持环状的强度分布。矢量光场在全息光学、量子信息等方面有着广泛的应用前景;本文从理论和实验研究两个角度，对径向偏振光束的产生、焦场分布、测量和品质分析进行了系列研究，对径向偏振矢量光束的研究和应用有很大意义，本文主要研究内容及创新点如下:　　本文阐述了矢量光束的发展沿革和应用前景，总结了主要的矢量光束产生方案和国内外目前的发展现状;对径向偏振光束的场分布和聚焦特性进行了讨论，得出焦场的纵向分布和横向分布，得出在何种入射光场下，焦场的纯纵向分量达到最大。本文对一种可用于产生径向偏振光束的特殊双折射晶体波片进行了仿真，仿真结果显示该波片可以将特定波长的线偏光转化为轴对称偏振矢量光束，可以通过旋转该波片实现不同矢量光束的转化;本文利用腔外调控偏振分布的方法，搭设了一组径向偏振光束的产生装置，其主要部分为一组旋光角随空间角度变化的石英旋光片，以此产生了高质量的径向偏振光束，并使用CCD记录光束了在通过不同检偏器后的强度分布，等出了偏振方向的分布，并计算得出了光束横截面光场的斯托克斯矢量分布，此外本文通过M-Z干涉，测量了径向偏振光束的相位分布，并利用上述信息，重建了径向偏振光束的矢量结构。　　由于径向偏振光束的质量对其焦场特性有着至关重要的影响，且尚无系统评估其质量的标准提出，所以我们分析了对该光束聚焦焦场的纵向电场分量有重要影响的因素，并提出光场功率统一度、偏振方向偏常性等参数定义，由此定义，可以通过直接测量矢量光束的偏振分布来预估焦场纵向分量强度和纯度;设计方案并测量了径向偏振光束的上述参数，结果表明实验所产生的经相偏振光束偏振偏差度为4.74，功率对称度为3.48。