单光束光镊在生物物理，胶体以及纳米科学等领域都有重要的应用，但单光镊自身的局限性限制了其在更多基础学科领域的应用。全息光镊的出现拓宽了光镊的应用领域与范围，同时也发展了光镊技术本身。与单光镊相比，全息光镊能够自由的操纵控制多个微粒，使得粒子之间的融合吸附以及粒子之间或粒子表面的相互作用研究更加方便。此外，全息光镊中捕获光束并不一定要局限在高斯光束，一些新型的复杂光束如拉盖尔-高斯光，贝塞尔光都可以作为捕获光束，这些特殊的光束在光波导，光致旋转以及微粒分选等领域都有重要应用。全息光镊这些独特的优势使之在交叉学科的研究中占有越来越重要的位置。　　 本论文的主要创新点和工作：　　 （一）基于纯相位液晶空间光调制器搭建了全息光镊设备；　　 （二）采用高性能多核计算机对阵列光阱中多个独立光阱刚度进行并行标定，并对并行计算速度与串行计算速度进行了比较；　　 （三）采用自行编程的全息位相片对高斯激光束进行波前调制形成新型涡旋光阱，并成功实现了酵母细胞以及聚苯乙烯小球在环形光阱中的旋转与操控，并详细研究了酵母细胞在涡旋光阱中的动力学过程。　　 第一章我们主要回顾了全息光镊的发展历史以及其可能应用的领域及方向。　　 第二章中我们主要介绍了全息光镊系统中的重要的衍射光学元件纯相位的液晶空间光调制器工作原理以及实现全息位相图的程序算法，成功实现了四阵列光阱以及九阵列光阱中微粒的捕获与操纵。若要用全息光镊测量多粒子之间的相互作用或进行其它微小力的应用，就必须对阵列光阱中单个光阱的刚度进行标定。　　 在第三章中我们详细介绍了利用宽视场的快速相机和高性能的多核计算机对阵列多光阱的并行标定过程。对细胞的操纵和手术是光镊研究生物学领域的重要课题。利用线性动量和自选角动量的传递很难引起细胞在光阱中的旋转，但是具有轨道角动量的涡旋光束却能引起吸收性微粒的旋转。　　 第四章中我们研究了酵母细胞在涡旋光阱中的旋转动力学特性。　　 第五章是对本文工作的一个整体总结以及全息光镊存在的潜在应用的展望。