激光驱动微纳器件为微机械领域中驱动微齿轮提供了一种新型的驱动方式。偏振光束的自旋角动量向晶体微粒传递可使其旋转，基于晶体波动光学理论分析了影响其旋转频率的各种因素(如微粒的厚度和半径；晶体光轴与晶面的夹角；光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率)，并推导出晶体微粒的旋转角速度的解析公式。为验证理论结果，在光镊平台上实现了碳酸钙晶体微粒的定位操控和旋转。所得实验值整体比理论值小是由于实际作用在粒子上的的激光有效功率比实验测量值要偏小；结合理论模拟与实验结果对比分析得知：碳酸钙晶体微粒的旋转角速度与激光功率成正比、与晶体微粒半径的三次方成反比、与微粒厚度成周期性变化规律。依此为提高微机械转子的旋转频率进行优化设计：选择CaCO3晶体微粒作为微机械转子较为合适，CaCO3晶体微粒的半径和厚度均取为1~3 μm 。

为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素(晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等),推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3 μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持.

针对纳米尺度热现象研究的需求，基于表面等离激元光镊对金纳米颗粒的动态操控能力，设计了一种实时、动态、可控的纳米热源。利用有限元法对光镊系统中金纳米颗粒的光热效应与表面等离激元电磁场强度的关系进行了模拟，阐明了由于表面等离激元和局域表面等离激元的耦合作用导致的电磁场能量聚集和增强，以及同时实现的金属纳米颗粒的光热效应；分析了在该光镊系统捕获金属颗粒过程中颗粒所产生的热效应，并由此得到了实时控制纳米热源热功率的方法。在理论研究的基础上设计实验并证实了该光镊系统中金纳米颗粒基于光热效应的加热能力。结合表面等离激元光镊系统对纳米热源的精确定位操控能力，该系统为纳米尺度热现象的研究提供了灵活而可靠的手段。