偏振是光的一个重要性质。光的这种矢量性质及其与物质的相互作用可以产生许多奇特的光学现象。近年来,柱矢量(cylindrical vector,CV)光束因其独特的偏振和聚焦特性,在高分辨成像、光学存储、纳米光刻、光学捕获、粒子加速等领域得到了广泛的关注。因此,探究与调控CV光束的紧聚焦特性是一项重要的课题。本文基于Richards-Wolf矢量衍射理论,结合螺旋相位对光束的波前调制,系统的研究了CV光束的紧聚焦特性及粒子在紧聚焦光场中的光学力特性,主要研究内容如下:1.基于矢量衍射理论,推导并建立了紧聚焦CV光束的电场和坡印廷矢量分布解析式。讨论了偏振指数、偏振初始位相、螺旋相位的拓扑荷对紧聚焦场分布的影响。2.在紧聚焦径向和角向偏振光中加入传统的螺旋相位,得到了焦平面上具有旋转对称的横向能量流环。进一步设计了环形的相位掩模,实现了对紧聚焦径向和角向偏振光场横向能量流的多边形调控。这种特殊的效果能够使可吸收颗粒可以沿着更灵活的路径运输。3.研究了紧聚焦CV光场对粒子的光辐射力作用。数值计算了紧聚焦CV光场中的自旋角动量、粒子上的光学力和光力矩大小。结果表明,自旋角动量的方向和大小,以及粒子上的光学力和自旋力矩,都可以通过改变输入光束的偏振态来改变。此外,通过改变粒子的本身特性,可以进一步控制自旋力矩的大小。4.理论上证明了可控捕获范围的光学捕获是可能的。我们在4π紧聚焦系统中,构建了长度和亚波长宽度可控的焦点。通过详细的力场分析,发现金属粒子可以被三维捕获在焦场中。此外,根据需要改变参数,可以很容易地调整捕获范围。