涡旋光束具有螺旋波前结构和中心相位奇点,从而产生了特殊的空心光强分布。由于涡旋光束具有轨道角动量的突出特性,因此,它被广泛应用于光镊、光通信及非线性光学等诸多领域。矢量完美涡旋光的半径大小与拓扑荷无关,并且具有可调控的光场偏振态,增加了新的光场调控自由度并且克服了传统涡旋光束的限制。而在三维空间内对矢量完美涡旋光的复用及调控技术进一步拓宽了涡旋光束的应用,目前已用于粒子的捕获、运输、光学成像等方面,探索具有三维特性的新型完美矢量涡旋光场已成为光学领域重要的研究课题。本论文围绕三维矢量光场的复用及其调控技术,开展了如下研究工作:研究了一种在三维空间内生成多个位置、拓扑荷以及形状可控的矢量完美涡旋光束的方法。借助坐标系转换原理,实现了涡旋光束形状由圆形到椭圆形的转变。分析了用于生成完美涡旋光的动态相位掩膜及相应的编码方式,通过复用多幅相位掩膜图案,在模拟及实验中得到了三维空间内的多个位置、拓扑荷以及形状同时可控的标量椭圆完美涡旋光。利用几何相位元件q-plate,实现了标量完美涡旋向矢量完美涡旋的转化,取得了在三维空间内对完美涡旋光进行偏振调制的效果。研究了一种基于空间光调制器的多个矢量曲线光束的生成和复用技术,实现了二维矢量曲线的三维空间调控。每条曲线的振幅、相位和偏振可同时控制,并且曲线光束的形状与拓扑荷无关。通过引入曲线表达式和固定的调整参数,可以控制每条二维曲线的轨迹和它们在三维空间中的位置。基于改进的迭代算法对输入光场的复振幅进行编码,从而实现多条曲线光束的复用。基于光束的矢量合成技术,对多个离散的平面内复用的二维曲线光束进行偏振调制。这些矢量曲线光束将有望用于捕获微米级的介电粒子以及粒子沿一定轨迹的运输。提出了一种多个三维矢量曲线光束的整形方案,实现了偏振态沿任意三维曲线连续变化的矢量光场的生成。该方法是基于矢量光场生成系统,通过两个正交偏振的三维基矢量同轴叠加,从而生成三维矢量曲线光场。通过在编码全息图时施加横向和轴向相移因子,实现了多个三维矢量曲线光束在不同排列下的生成与调控,并且可以将生成的各个三维矢量曲线光束移到特定的聚焦区域。每个三维矢量光束都可以被独立调控,且深度范围、空间位置和聚焦区域都可以通过具体的参数来控制。