矢量光束的偏振态分布是空间变化的,这一特性使得矢量光束在许多领域中有着巨大的优势。光梯度力是由光场强度分布不均匀产生的,研究光梯度力的特性对构建光镊系统有着极其重要的作用。本文基于理查德—沃尔夫衍射理论,研究了具有幂指数涡旋相位的双曲余弦高斯光束的梯度力分布特性。设计相位调制聚焦系统,研究径向偏振贝塞尔—高斯光束经该系统后对两种不同粒子的操控能力。论文的主要研究内容如下:1.概述了矢量光束、光学梯度力和光镊的基本理论,并简单介绍关于光学梯度力和光镊的研究现状。2.介绍本论文中运用到的理查德—沃尔夫矢量衍射理论,对矢量光束进行详细的数学描述,推导出了几种偏振光束的聚焦表达式,介绍尺寸小于波长的粒子在光场中的受力情况以及捕获的稳定性判据。3.研究具有幂指数涡旋相位的双曲余弦高斯光束的梯度力特性。讨论幂指数、拓扑荷、偏心参数的变化对光束梯度力分布模式的影响。仿真结果表明随着幂指数的增大,光束梯度力阱会逐渐收缩减小;随着拓扑荷的增大,光束梯度力阱会逐渐向外扩展并且沿顺时针方向旋转;随着偏心参数的增大,光束梯度力的分布模式会由圆形逐渐演变为方形,并且梯度力的最大值位置向上下两端转移。所得出的结论为操控粒子捕获、旋转提供了理论依据,对开发光镊系统有一定的参考价值。4.设计相位调制聚焦系统,研究径向偏振贝塞尔—高斯光束经该系统后的聚焦特性,分析光束对气泡和金粒子的操控能力。结果表明,运用设计出的相位调制聚焦系统,该光束能够成功地捕获气泡,并且能够在光束传播方向上稳定地操控金粒子。所提出的聚焦系统有易于制作、成本低等优点,所得出的结论为研究光镊系统提供了一种新思路。