自从上世纪七十年代Ashkin首次提出利用光学方法对微小粒子进行操纵的光镊技术以来，由于其非接触性、无机械损伤、精确操作等特点，得到了快速的发展和应用。围绕着光镊捕获能力的改善以及光镊在微型器件和微流控芯片中的应用，本论文主要开展了以下几个方面的研究工作：1.推导了几何光学模型和电磁散射模型中光阱力的表达式，比较了这两种方法计算光阱捕获效率随物镜数值孔径、入射光偏振状态、粒子折射率等参数变化的关系，分析了几何光学模型的不足之处和电磁散射模型的优点。2.利用电磁散射模型计算了柱对称矢量光束对不同尺寸粒子的捕获效率，发现方位角偏振光束对低折射率粒子具有稳定的横向捕获能力，并且可以同时捕获多个高折射率小尺寸粒子。分析了柱对称矢量光束对三轴不等椭球粒子的捕获效果，发现方位角偏振和径向偏振光束分别在横向上和轴向上对椭球粒子的捕获具有优势。利用液晶偏振旋转器产生的径向和方位角偏振光束，验证了径向偏振光束在轴向捕获上的优势。3.利用拖曳法测量了酵母菌细胞、二氧化硅和PMMA小球这三种不同粒子的最大横向光阱力，利用自由陷入光阱方法测量了光镊对PMMA小球的作用范围，并拟合出光阱力随小球不同位置的变化关系曲线。测量了最大光阱力随酵母菌细胞尺寸的变化关系。4.利用镀膜镜空间调制光束的截面光强分布，重新分配大角度入射光束和小角度入射光束的比例，有效地提高了轴向捕获效率，并在低数值孔径物镜下实现了酵母菌细胞的三维稳定捕获。提出利用改变镀膜镜透过率的方法分配轴向和横向捕获效率，该方法在平衡轴向和横向捕获效率上比完全不透光的遮光盘更有效。5.提出了两种采用光镊系统制作微型器件的方法——激光快速诱导结晶法和激光辅助沉淀法。利用激光快速诱导结晶法成功地制作出微米量级的硫酸铜材料的微型器件，并将其从溶液中分离出来。利用激光辅助法产生了更稳定的碳酸钙材料的微结构器件，分析并总结了适合于该方法的沉淀反应的条件。6.提出了利用双线形光镊分选粒子，并设计出两种双线形光阱组合的光阱通道——“Y”形双光阱通道和“11”形双光阱通道，在搭建的微流控芯片实验装置中成功地分离了不同尺寸的酵母菌细胞。利用双线形光阱设计了“粒子传送带”，在实验中实现了对指定粒子的自动运输。