光镊是一种基于光捕获效应的微观微粒操作工具,由于光镊对于粒子操控的结构简洁而有效,目前已经在生物、物理和化学等多个领域中发挥了重要作用。光纤光镊能够在非常狭窄的空间中捕获微粒,可以直接插入到样品室中,不需要高数值孔径的物镜,增大了捕获和操控的范围,并且灵活性更高。光镊技术不仅可以实现微观粒子的操控,还可以与其它技术结合实现更多功能,例如与光学干涉结构构成各种微型传感器。本论文通过设计光纤探针的结构,结合波分复用以及模分复用技术让单光纤光镊同时具备多种功能。首先,本文研究了光镊捕获的基本原理,对于目前存在的光阱力计算的方法进行了分析,最终确定使用有限元方法来求解麦克斯韦应力张量的方式来计算光阱力,并且研究了光纤中传输的LP01和LP11模式光束的模场结构特性,完成了LP01模式和LP11模式光束激发的方法。其次,针对目前光镊在进行轴向捕获位置调节时需要使用复杂的光学器件的问题,提出了一种基于双波长和双模式来实现粒子轴向往复运动的单光纤光镊。该方法通过波分复用技术和模分复用技术的结合,将多个波长的光波耦合到一根光纤中,来实现不同模式的激发。然后设计了一种平面光纤探针,使得两种激光束在通过光纤探针后可以实现聚焦点的分离,从而可以在两个独立的光阱中实现粒子的捕获与轴向往复运动。并且研究了粒子在两个独立的光阱中的捕获时间、转移的距离、时间、速度等信息。该方法解决了目前光镊不便进行轴向捕获位置调节的问题,在不需要使用复杂的结构与制作方法的前提下,仅通过使用一根普通单模光纤,通过设计光纤探针的形状来对不同模式光场进行调控,实现了粒子的轴向捕获位置的调节。最后,因为目前光纤光镊通常功能单一,需要提高其集成性,提出了一种基于波分复用和模分复用技术来实现粒子捕获和运输的单光纤探针,并且结合F-P（Fabry-Perot）干涉结构,可实现对于粒子位移的检测。该方法通过设计光纤探针的结构,根据两种模式光束模场结构的特点建立了一种既可以实现粒子的非接触捕获还可以实现粒子的长距离运输的全光纤装置。通过构造光纤探针的结构可以实现粒子的非接触捕获和操控,并且可以实现粒子122.3μm的长距离运输。然后利用可以实现粒子发射的特点,通过使用F-P干涉结构可以实现粒子位移的检测。实验结果表明该方法在一根光纤探针中实现了粒子的捕获和运输及位移检测,增强了光纤光镊的功能性,提高了光纤光镊的集成度。