在过去的十多年里,自聚焦光束在理论基础和实验应用方面取得了巨大的突破,引起了科学家们的广泛关注和兴趣。自聚焦光束最早起源于径向对称环形Airy光束,之后一系列的突然自聚焦光束相继被构建。自聚焦光束的特点是其峰值强度在传播过程中几乎保持不变,当接近特定焦点位置时,光束会突然自动聚焦,光束的峰值强度在焦点位置可以得到极大的增强。由于这种特殊的性质,自聚焦光束已经被广泛研究并应用于多个领域,如粒子操纵、光子弹的产生等。但是到目前为止,关于自聚焦光束的研究主要集中在自聚焦光束的产生以及它们的传播性质上,在粒子操纵中的光镊力和捕获刚度等捕获性能方面,缺乏定量系统的研究探索,大大限制了自聚焦光束的推广应用。基于此,本论文以Airy自聚焦光束为研究对象,全面讨论分析自聚焦光束的传输动力学特性及其在光镊光捕获应用方面的捕获性能,并探讨有关的改进方案,主要内容如下:（1）.通过对多个二维Airy光束进行叠加,形成二维叠加Airy自聚焦光束;在理论和实验上研究它们在自由空间以及无序介质中的传播动力学特性,并从不同的角度研究它们的传输稳定性、动力学功率流和捕获力特性。研究结果表明,二维叠加Airy光束具有优越的稳定性,可以通过改变叠加光束的数量、截断因子、比例因子、初始位置和二维Airy光束两翼之间的夹角等参量来控制它们的自聚焦传播和捕获力性能;功率流和俘获力演变的分析进一步证明,二维Airy叠加光束重复多个自聚焦传播过程,在传播中产生一系列的自聚焦和稳定的俘获位置;与传统的自聚焦光束——圆形Airy光束和一维叠加Airy光束相比,二维叠加Airy光束表现出更好的光捕获性能,这一点也被功率谱法测试光阱刚度的实验所证实。（2）.通过对上述的二维叠加Airy自聚焦光束加载涡旋相位,形成二维叠加Airy涡旋光束;理论研究了二维叠加Airy涡旋光束的自聚焦传播动力学特性和捕获力特性,同样分析了相关的功率流特性和捕获力的演化规律。研究发现,通过增加叠加的Airy光束数量可以提高二维叠加Airy涡旋光束的自聚焦峰值强度、捕获力和捕获稳定性;随着拓扑电荷的增加,二维叠加Airy涡旋光束峰值光强先减小,后增加;光束在焦点位置的自聚焦能力逐渐减弱,但在焦点之前的自聚焦能力会增强,自聚焦性能最好的位置会随着拓扑电荷的增加而往前移动。此外,由于携带轨道角动量,二维叠加Airy涡旋光束的捕获位置可以旋转,并受拓扑电荷的控制,更大的拓扑电荷可以帮助二维叠加Airy涡旋光束更快的旋转捕获的微粒。在这种情况下,二维叠加Airy涡旋光束的捕获刚度和梯度力相对较小,但它可以暗光场的形式捕获更大的物体和具有低光损伤的潜在价值。（3）.通过对圆形Airy光束进行调控,设计和演示了一种特别调制的自聚焦光束:贝塞尔调制自聚焦光束。理论和实验表明,与未调制的自聚焦光束相比,这种调制光束的性能和俘获能力得到了很大的改善,表现出更短的焦距和更强的峰值强度、光镊捕获力。特别是,通过捕获聚苯乙烯小球和红细胞进行比较,发现贝塞尔调制光束由于其独特的强度而具有更强的光捕获力,显示出潜在的低光损伤光镊性能,在生物医学方面将具有重大的应用前景。