从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi₁₂SiO₂₀晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量,得出Bi₁₂SiO₂₀晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明,旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式,可以发现,光场与晶体之间的角动量会发生耦合,虽然光场自身的角动量不守恒,但光场和晶体的总角动量守恒。

以射线光学模型为基础，研究了特殊形状微型物体在涡旋光束照射下的所受力矩。根据动量和角动量守恒定理，推导了微型物体在x、y和z方向上受力旋转的力矩公式。通过数值计算，得到了微型物体在不同表面倾斜角度的情况下的旋转特性。研究结果表明，由于涡旋光束的轨道角动量与光束动量的相互作用，改变涡旋光束的拓扑荷数，既可以使微型物体保持静止，也可以改变微型物体旋转的方向和旋转的速度。

以几何光学模型为基础，应用平面波角谱理论方法，研究了在高斯光束的照射下，透明介质平板的受力分布。不同于光镊原理，光压差即可产生光学升力，根据动量守恒定理，推导了透明介质平板受力的表达式，通过数值计算，深入分析了光束的光腰半径，平板的摆放位置以及倾斜角度等参数对透明介质平板受力分布的影响。研究结果表明，在一定功率的高斯光束照射下，减小高斯光束光腰半径、使光束照射位置靠近平板的中心，以及拉近平板与高斯光束光腰之间的距离，都能有效地增大透明平板所受到的横向和轴向的光辐射压力；当透明平板与x轴倾斜成65°时，轴向力达到最大值，方向始终沿+z方向；当平板倾斜70°时，横向力在正方向和负方向同时达到最大值。适当选取光腰半径和摆放位置，平板受到的横向力可以增大到足以克服重力，在光束的照射下升起来。