激光束在光通讯、偏振遥感、光学跟踪,激光雷达等方面有广泛的应用。近年来,不同类型的光束在大气湍流中的传输特性及利用其进行光学捕获已成为学者关注的热点。光学捕获是一种利用倏逝波、光镊、光泳等技术对纳米或微米尺寸的微粒、生物大分子和细胞等微小粒子进行非接触、无损伤捕获和操控的方法。其中,光镊是应用最为广泛的一项光学捕获技术,即利用单一束紧聚焦激光束作用在微粒上产生辐射压力(辐射力的大小是在fN到pN量级变化的),在光束焦点附近三维的捕获和操纵微小粒子(粒子的大小是在纳米nm量级到微米μm量级变化的)。目前研究结果表明:部分相干光束具有良好的传输特性,聚焦后所形成的光镊能更加有效的捕获微粒。鉴于此,本文基于拓展的惠更斯-菲涅尔原理和维格纳分布函数的二阶矩理论,首先推导了部分相干拉盖尔-高斯光束在非K谱湍流中的传输质量因子;在此基础上,结合瑞利散射理论,通过改变光束的相关参数(如光束阶数、相干度等)以及被捕获微粒的折射率等,进一步研究了聚焦部分相干标准的拉盖尔-高斯光束、聚焦部分相干复宗量厄米-高斯光束、聚焦部分相干复宗量拉盖尔-高斯光束以及纳秒脉冲平顶光束作用在瑞利电介质球上所产生的光学力,并进行了相应的数值计算和讨论。所得结果为有效的捕获微粒提供了理论参考。论文的主要工作如下:　　(1)基于拓展的惠更斯-菲涅尔原理和维格纳分布函数的二阶矩理论,对部分相干拉盖尔-高斯光束在非K谱湍流中传输时的光束传输因子的解析表达式进行了推导,数值计算了光束阶数、湍流的指数因子、湍流结构常数、湍流内外尺度、相干度对光束传输因子的影响。　　(2)基于互谱密度函数和瑞利散射理论,推导了聚焦部分相干标准的拉盖尔-高斯光束和聚焦的部分相干复宗量厄米-高斯光束的光强和作用在瑞利电介质球上的光学力的解析表达式,并进行了相应的数值计算。通过改变光束阶数、初始相干度,以及被捕获粒子的折射率等,初步探究了聚焦部分相干标准的拉盖尔-高斯光束和聚焦部分相干复宗量厄米-高斯光束与瑞利电介质球微粒相互作用的机制,并讨论了光谱带宽对聚焦部分相干复宗量拉盖尔-高斯光束的捕获特性的影响,为稳定捕获微粒提供了理论方法。　　(3)基于非线性光学理论,结合粒子的三阶非线性光学效应,推导了纳秒脉冲平顶光束作用在球形玻璃粒子上的光学力的解析表达式,并进行相应的数值计算。探讨了三阶非线性光学效应对光学捕获的影响。