由于其非接触、无损伤等独特的操纵特性，光镊技术的应用已经涉及到物理、生命科学、医学等领域，成为本世纪跨学科研究领域最重要的工具之一。本论文围绕光镊系统及其应用展开，主要内容包括以下几个方面:首先，介绍了光镊技术的诞生和意义，以及光镊技术的发展和研究现状，并介绍了光镊的应用。其次，对现有光镊系统进行了改进。再者，研究了柱对称矢量光束对金纳米颗粒的捕获。最后，数值模拟了光阱中金纳米棒的光阱力。　　我们对现有的双光镊系统进行了改进。在位移和力的测量上，我们首先提出了一种实时、快速进行四象限位移标定的方法。测量及讨论了该方法的稳定性和可靠性，并且该方法可以用于监测系统的漂移等变化。其次我们还发展了背向散射测量法。背向散射法与暗场照明结合，可以在对光阱中纳米颗粒的位移和力测量的同时对其进行暗场观察。在附加探测方法上，我们搭建了基于显微镜双光镊系统的全内反射荧光照明系统，提高了系统在单分子探测中的信噪比和分辨率。　　柱对称矢量光束由于其独特的聚焦性质，在光镊领域倍受关注。我们从理论和实验上研究了柱对称矢量光束对金颗粒的捕获特性。理论上，我们数值模拟了柱对称矢量光束的聚焦场分布，并且模拟和讨论了不同参数对于柱对称矢量光束光阱的捕获力的影响。实验上，我们利用径向和切向矢量光束对金纳米颗粒进行了捕获，并和高斯光束进行对比，结果表明，径向矢量光束的捕获效率要高于高斯光束。另外，我们首次从实验上观察到金纳米颗粒在切向光束光阱中时，颗粒被捕获在焦斑的环状区域，实验与理论具有较好的一致性。　　最后，我们利用离散偶极子近似方法数值模拟了高斯光束和径向矢量光光阱中纳米棒的光阱力。分别模拟和讨论了不同长径比的金纳米棒在两种光阱中的光阱力和棒的取向。