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光镊是基于光的力学效应而产生的一种新型的物理工具,由于其能无损伤的对微观粒子进行捕获和操纵,因而被广泛地应用于物理、医学、生物、化学、材料等学科。针对不同的光镊模型,众多学者得出了多种不同的计算方法。LGpl光束是一种新型光镊光场,具有轨道角动量,在光与物质相互作用过程中能将其角动量传递给微粒,使被捕获微粒在光场中运动。光镊电磁学模型研究范围广并且复杂,基于电磁学模型,研究拉盖尔-高斯光束(LGpl光束)的捕获力情况,对光镊的应用具有实质性的意义。本文选取LGpl光束作为捕获光束,运用T矩阵法,通过改变LGpl光束的阶数、显微镜数值孔径、微粒自身特性(半径、折射率等)等参数的大小,对光镊捕获性能进行了较深入的理论模拟研究,并分析了这些参数对光镊捕获力的影响和物理机制,为光镊对微观粒子的操控和微力测量提供理论支持。主要工作内容如下:(1)根据光镊入射光束波长与微粒大小的关系,阐述了光镊的基本理论模型,并分析比较了几何光学法、瑞利散射理论、时域有限差分法、有限元法、广义洛伦兹-米理论、T矩阵法等数值计算方法,总结得出了T矩阵法是光镊电磁学模型较好的数值计算方法。(2)运用T矩阵法研究了LGpl光束的阶数、微粒的折射率和尺寸大小对光镊捕获力的影响,并对LGpl光束光镊和高斯光束光镊的轴向及横向捕获效率做了比较。研究结果表明:阶数不超过4的LGpl光束的捕获效率较高,当微粒半径和折射率增加时,LGpl光束的捕获效率与捕获域均优于高斯光束的捕获效率和捕获域。(3)基于T矩阵法,通过改变数值孔径、被捕微粒包层折射率、角向节线数及径向节线数等参量的大小,模拟计算了LGpl光束捕获双层球的捕获力。结果表明:在一定范围内,随着数值孔径增大,捕获效率最大值和捕获域均增加,但数值孔径太小或太大捕获效率会降低;当包层折射率逐渐接近球核折射率时,捕获效率不断增大,包层与球核折射率相差较大微粒就不容易被捕;LGpl光束的角向节线数及径向节线数值的变化也引起捕获效率大小的变化。