为了实现粒子的非轴向旋转操控，对圆偏振涡旋光的光致旋转特性进行了研究。理论上，利用T矩阵理论，计算光场作用于微粒的光力和力矩，分析圆偏振涡旋光场中自旋角动量和轨道角动量的取向对非轴向旋转效应的影响。研究结果表明：当轨道角动量和自旋角动量的方向相同时，粒子除受轨道矩和轴向自旋矩作用外，还受一个可观的横向自旋矩作用，可以诱导粒子同时做轨道和非轴向自旋运动；当轨道角动量和自旋角动量方向相反，则粒子受到的横向自旋矩难以驱动其做非轴向自旋运动。实验上，利用全息光镊系统捕获微米尺度的粒子，观察到粒子做轨道运动时的非轴向自旋现象，对理论研究结果进行了初步验证。

近年来，温室效应愈发明显，环境二氧化碳（CO₂）浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前，商业化的CO₂传感器体积较大，便携化、高精度、模块化等方面不尽人意，设计了一种基于热释电的非分光红外法（NDIR） CO₂浓度测量系统，主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计，并对气室进行了光学仿真，最终确定了气室的尺寸，有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路，将有效信号从噪声中提取并放大，提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法，滤除干扰与杂波，提取数据中的有效值，提高信噪比。数据处理方面，搭建CO₂气体测试平台，通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响，再使用25 ℃下曲线拟合法计算气体浓度值，最终通过串口输出。经过测试，该系统测量范围为5%，相对误差值在1500 ppm以内，能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。

基于紧聚焦方法在几何焦平面处获得了完美涡旋光场，理论分析了该光场中微米级尺寸微粒受到的光学力与轨道矩。结果表明，该完美涡旋光可以在横平面上捕获微粒并驱动其绕光轴做轨道旋转运动，微粒受到的轨道矩随着拓扑荷的增大先增大后趋近于稳定。此外，分析了圆偏振、径向偏振和方位角偏振完美涡旋光对微粒施加的光学力和轨道矩。结果表明完美涡旋光的偏振态在一定程度上会影响微粒的轨道运动，圆偏振完美涡旋光更适合用于诱导微粒轨道旋转。