随着对光与物质相互作用领域的深入研究,人们越来越重视对光场振幅、相位、偏振等参数的高效、精确调控,其中矢量光束因其特殊的非均匀偏振态分布特性逐渐成为该领域中的研究热点。根据矢量光束产生位置的不同,我们可以将矢量光束生成方式分为腔内生成与腔外生成两种方式。通过腔内方法产生的矢量光束能量转化效率高,但模式单一固定,无法灵活改变;通过腔外方法,可以根据不同需求灵活、动态产生不同模式的矢量光束,但能量转化效率低。本文就如何克服腔外生成方式中能量转化效率低的弊端,如何在腔外生成方式中实现对矢量光场进行振幅、相位、偏振的全矢量任意调控两个方面,进行了如下研究工作:首先,我们提出了两种基于空间光调制器上分屏复用技术的矢量光束高效生成方案。第一种是利用侧向位移分光棱镜进行分束、合束的离轴生成方法。该方法在保证光场调控自由度与调控稳定性的前提下,通过优化矢量光束生成中的分束、合束过程,实现了矢量光束的高效生成,生成效率达30%以上;第二种方法是利用偏振分光棱镜的同轴生成方法。在该方法中,我们使用超高清GAEA-2新型相位型空间光调制器,其上共有3840x2160像素、单个像素尺寸3.84微米,可以对入射光进行更为精确的相位调控。我们将偏振分光棱镜放置于一个菱形环路干涉系统中,使得入射的基模光束被偏振分光棱镜分束后,在空间光调制器上进行相位调制,最后再经由同一个偏振分光棱镜合束生成矢量光束。在同轴条件下,我们在实验中生成了经典柱对称矢量光束、多偏振奇点矢量光束以及高阶Poincare球上对应点的椭圆偏振分布等不同类型矢量光束,其中经典径向偏振光的生成效率已达到45%以上。两种新方法与传统的矢量光束腔外生成方法相比,光束产生效率均有数量级上的提高。其次,我们研究了矢量光束在焦场设计中的应用,基于完美涡旋思想与焦场逆向设计方法设计生成了圆形、正方形、“8”字形等具有完美相位梯度的不同类型焦场,并将它们运用到光学微操纵实验中,捕获并驱动直径3.2微米的聚苯乙烯小球沿特定轨迹进行运动。我们通过对正方形、“8”字形焦场中轨道奇点的修正,提高了焦场对粒子操控的稳定性。最后,我们根据已有焦场三维空间中的标量光束整形技术,独立调控两个偏振正交分量振幅、相位的三维分布后让两者共线叠加,提出了在焦场三维空间中的矢量光束整形方法。根据此方法我们在实验中产生了倾斜圆环、三维阿基米德螺旋线、二维圆环与三维阿基米德螺旋线嵌套分布等不同类型焦场案例。