随着激光生物学的发展，以激光微束的光阱效应为基础的激光捕获技术逐渐成为生命科学和生物工程研究的有力工具。激光捕获技术又形象地被称为光镊，它是利用激光的辐射压效应，由一束高度会聚的激光形成的三维势阱对单个细胞、生物大分子等微小粒子(亚微米到数十微米大小)实现非接触、无损伤精确操控。目前已广泛应用于物理学、化学、医学、生命科学、材料科学以及纳米技术等领域中。本文首先综述了光镊技术的发展过程以及国内外光镊技术的研究现状，阐明了光镊的基本原理，解释了光辐射压、梯度力、散射力、光学势阱等相关的基本概念，定性分析了光阱力对粒子的束缚条件。在光阱力的定量计算方面，根据粒子的几何尺寸与光波长的大小关系建立了相应的计算模型，基于几何光学原理，以射线光学计算模型为基础，对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受的光阱力进行了理论分析；基于电磁场模型，对几何尺寸远小于激光波长的瑞利粒子所受的光阱力进行了分析。在仪器的设计方面，对如何建立一套单光阱光镊仪器系统做了初步的调研，详细介绍了单光镊系统各结构的选取原则，其中重点讨论了激光器光源和显微物镜的选取。并在此基础上讨论了包括单光源双光阱光镊仪器系统、空心光镊、光纤光镊、全息光镊在内的其他形式的光镊系统结构。讨论了基于空心光镊的环形光束的聚焦性质，利用分步傅立叶-贝塞尔变换算法，对二维环形超高斯光束的非线性传输及聚焦过程进行了数值模拟，给出了环形光束聚焦场附近的光强分布，并分析了光束的内外径之比和非线性调制对聚焦性质(包括焦面中心光强、焦面光强的横向分布、轴上光强和光束质量)的影响。研究表明，从聚焦角度来看，环形光束存在最佳内外径之比，且这个最佳比值对透镜焦距依赖性很强，非线性调制中的位相调制比振幅调制对环形光束聚焦性质的影响程度要大；从非线性传输角度来看，随着非线性介质长度的增加使位相调制和振幅调制对环形光束聚焦性质各有不同程度的加剧，其中非线性作用对振幅调制的影响要比位相调制明显。本文为光镊系统装置的搭建做了理论和技术的前期准备工作，对光镊仪器的设计以及在生命科学与生物技术中的推广应用具有促进作用和重要参考价值。