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柱矢量光场是麦克斯韦方程组的解的一种形式，其偏振分布的不均匀性及光场中心的偏振奇点特性，使得柱矢量光场得到了研究人员的广泛关注。通过改变矢量光场的相位、偏振、振幅等物理参量，可以获得如平顶光场、光学囚笼、极强纵向场等特殊的聚焦场分布，这在光学存储、高分辨显微成像、激光微加工等领域都有重要的应用。由于矢量光场的相位和振幅分布对紧聚焦场的能量分布具有调控作用;因此本论文中，我们通过在径向矢量光场的波前横截面上加载多个涡旋，研究了这种相位和振幅调制下的径向矢量光场的聚焦场整形及表面等离激元的激发等问题，其结果在粒子操纵、激光微加工、聚焦显微等方面具有重要的应用价值。 论文的主要工作包括: 1.基于Richards-Wolf矢量衍射理论，通过在径向矢量光场的横截面上沿x轴对称地加载多涡旋，研究了高数值孔径下的紧聚焦场的电磁场分布和能量分布。研究发现，当在径向矢量光场中沿x轴对称地加载双涡旋、三涡旋和四涡旋时，其紧聚焦场中可分别产生一个、两个和三个光学暗点。这种光场暗点的数量的可调控性可实现多粒子的同时捕获。此外，当在径向矢量场中加载四个涡旋时，我们发现光场暗点的间距随着涡旋间距的增大而增大。这种光场暗点位置的可调控性增加粒子微操纵的灵活性。 2.对加载任意位置涡旋的径向矢量光场的紧聚焦场进行了理论推导，计算出中心对称多涡旋径向矢量光场的聚焦场能量分布。研究发现，当在径向矢量光场加载多个涡旋时，其聚焦平面上可产生多个聚焦斑;而通过改变涡旋与径向矢量光场中心的距离，可以调节聚焦平面上多焦斑的能量分布。特别地，当在径向矢量光场中对称地添加四涡旋时，数值模拟给出的焦平面的总场能量分布表明，此时可出现五个具有明显界限的聚焦斑。并且，通过改变四个涡旋与径向矢量光场中心的位置可以调节聚焦场中多聚集斑的能量配比。该特性可应用于多粒子操纵及激光微加工的精细控制等领域。 3.基于多层膜的矢量衍射理论，研究了在x轴上加载多涡旋情况下的径向矢量光场的多层膜衍射特征。该多层膜为玻璃-金-空气三层膜结构。利用在x轴加载多涡旋的径向矢量光场对该三层膜结构的多层衍射，可以在金-空气表面激发表面等离激元。在加载不同涡旋数量的情况下，通过观察金膜表面的能量分布研究了多涡旋对激发表面等离激元的影响。当在矢量光场中分别加载双涡旋、三涡旋和四涡旋时，我们发现金膜表面等离激元的能量分布成环状;并且随着涡旋与径向矢量光场中心间距的增大，金膜表面的能量呈多瓣状分布。该研究结果可应用于表面等离激元的定向激发等方面。 4.基于多层膜的矢量衍射理论，研究了沿中心对称加载多涡旋情况下的径向矢量光场的多层膜衍射结果。针对玻璃-金-空气三层膜结构，当在径向矢量光场中加载中心对称的多涡旋的情况下，可以通过紧聚焦的方式在金膜表面激发等离激元。分别计算了所加载的三涡旋、四涡旋、五涡旋和六涡旋在与径向矢量光场中心距离相等的情况下，金膜表面所激发表面等离激元的能量分布。当距离为0.3w时，研究发现，金膜表面除了中心有一最强能量外，也激发了与涡旋数量相同的次级光斑分布，这些次级光斑的能量相同并且他们与中心光斑的距离相等。该研究结果表明，加载中心对称多涡旋的径向矢量光场除了可以用于表面等离激元的定向激发外，还可应用于基于等离激元的显微探测等方面。