涡旋光束的中心为相位奇点，通常涡旋光束的涡旋轴（即相位奇点）位于光束的光轴上。但是考虑误差的存在，实际生成的涡旋光束会存在一定程度的离轴，因此研究离轴的相位奇点光束的特性具有重要的应用价值。基于Richards-Wolf矢量衍射理论，研究了具有非对称离轴双相位奇点的径向偏振高斯光束经过大数值孔径透镜后的强聚焦特性，主要分析了离轴距离和涡旋拓扑荷数对聚焦场的影响。研究结果表明：两个离轴距离和对应的两个拓扑荷数的相对大小对聚焦场光强的最大值偏移方向的影响是一致的；高阶涡旋光束的聚焦场会发生暗核分裂现象，出现多个暗核，暗核的个数等于两个涡旋拓扑荷数的相加值再减1。

近期提出的新型量子雷达利用纠缠光子的量子纠缠效应实现三维量子增强, 对该新型量子雷达方案中的光源进行了初步分析, 并讨论了其可能实现的方案。新型量子雷达方案中的光源在频率和动量上都是正相关的。以两光子态为例, 首先对单独考虑频率或动量正相关态的制备进行了研究, 并在此基础上进一步讨论了频率和动量都正相关的纠缠光子源的制备。数值模拟结果表明, 利用强聚焦下的脉冲抽运光, 通过自发参量下转换过程可以制备频率和动量都正相关的纠缠光子源。

理论研究了强聚焦混合偏振矢量光束作用在瑞利粒子的辐射力,推导出混合偏振矢量光束深聚焦在焦平面处产生辐射力的计算表达式,数值模拟了焦平面附近轴向光束强度分布及数值孔径与径向系数对辐射力分布的影响.结果表明, 强聚焦混合偏振矢量光束深聚焦后在焦平面附近产生的辐射力在一定情况下能够实现对瑞利粒子的三维捕获,并且受数值孔径和径向系数的影响, 其中径向系数影响较为明显.大量数据整合结果表明当径向系数大于3时, 才能实现与光阑数值孔径相匹配, 完成对焦平面附近瑞利粒子的三维捕获.

激光束经过大数值孔径透镜聚焦后，可以得到一个亚波长大小的聚焦光斑，能够用于显微技术、光刻和数据存储。通过实验的方法，研究了强聚焦的涡旋光与非涡旋光经过散射介质的透射率，并分析聚焦透镜数值孔径和涡旋光拓扑荷数对聚焦光透过散射介质能力的影响。实验结果显示：在相同的实验条件下，涡旋光的透射能力比非涡旋光更强；拓扑荷数越大，聚焦光透射能力越强；数值孔径越大，聚焦光的透射能力越强。

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了贝塞尔高斯径 向偏振光束在衍射光学元件 (Diffractive optical elements, DOE) 的调制下入射到由 两个相同高数值孔径透镜组成的4pi聚焦光学系统中的聚焦特性。由于DOE不同环之间的相互干涉, 出现不同于原贝塞尔高斯径向偏振矢量光束的新聚焦特性。Matlab数值模拟结果显示贝塞尔高斯径向偏 振光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光传播方向的多个光球,其光球的个数与DOE的环数以及不 同环的大小有关。若调节4pi聚焦系统两侧入射光束的整体相对相位还可以实现多个光球整体沿纵向方向的移动, 实现了亮光链的作用,这对于矢量光束应用在光学显微镜、光存储和粒子操控等方面具有十分重要的意义。

基于Richards-Wolf矢量衍射积分公式，数值分析了同轴三环非均匀混合偏振矢量光束经过高数值孔径透镜的聚焦特性。该矢量光束由同轴三环局域线偏振矢量光束通过一个相位延迟角为δ的液晶相位延迟器产生，光束偏振变为包含线偏振、圆偏振和椭圆偏振的混合态。同轴三环局域线偏振矢量光束的偏振分布是由径向向内偏振的外环光束、径向向外偏振的内环光束和线偏振方向与径向方向夹角为φ2的中环光束构成。数值模拟结果显示该混合偏振矢量光束的聚焦强度分布与参数φ2和相位延迟角δ密切相关，当选取适当的φ2和δ时，在焦平面附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构暗光链，这在光学微操纵领域具有潜在的应用价值。

利用衍射积分公式数值模拟了不同阶次的空间变化偏振矢量贝塞尔高斯(BG)光束经过强聚焦系统后在焦点附近的强度分布。数值结果显示空间变化偏振矢量BG光束聚焦后在光束传播轴负方向存在焦斑移位现象，其焦斑移位的大小与光束的模阶次、光束宽度、波长以及局部偏振状态密切相关。矢量光束偏振态的变化依靠液晶相位延迟器(LCVR)的相位延迟角度来控制，由于LCVR的相位延迟角度可以在0~π之间连续变化，从而改变光束的局部偏振状态，间接实现了对矢量光束焦斑移位大小的实时控制，在光学微操纵领域具有潜在的应用价值。

理论上提出了一种通过调节双环混合偏振矢量光束的偏振态来实现光学囚笼实时操纵的新方法。双环混合偏振矢量光束是由双环径向光束通过一个波片后形成的，光束偏振将变为包含线偏振、圆偏振和椭圆偏振的混合状态，且偏振态强烈依赖于空间位置和相位延迟角度。利用衍射积分公式数值模拟了双环混合偏振矢量光束经过强聚焦系统后在焦点附近的强度分布。数值结果显示当相位延迟角度为0时能形成光学囚笼，当相位延迟角度不为0时能控制光学囚笼打开的程度。将液晶可调相位延迟器(LCVR)作为可调波片，LCVR可以由外部电压实时控制使其相位延迟角度能在0~π之间连续取值，这样就可以通过调节LCVR的外接电压实现焦平面光学囚笼的实时开和关。