近年来，矢量光场的偏振调控成为了人们的研究热点。矢量光场因其独特的光场非均匀偏振分布导致了许多新颖特性，从而对光场的空时演化及光场与物质的相互作用有重要影响。例如径向偏振的光场可以被紧聚焦成更小的焦斑并具有很强的纵向场分量；偏振态的空间分布为光子纠缠提供了新的自由度，并且光场的偏振旋度与光学轨道角动量密切相关等。正因为矢量光所具有的新颖特性，使得它在生物光子学、量子信息、近场光学、光学微操纵、单分子成像、超分辨显微、激光加速、微加工等领域有着巨大的应用价值。　　激光干涉是产生微纳米周期结构的有效手段。目前激光干涉大都集中在调节干涉光束的夹角或多束光之间的相位差，以及控制他们之间的偏振关系，并且所用激光都是线偏光。若要刻蚀带有各种缺陷的表面周期结构，则只能通过增加掩膜或控制相位差的方式来产生。而矢量光所具有独特偏振分布，将有可能作为激光干涉的新型调控手段而产生更为丰富的微纳周期结构。但迄今为止矢量光未被用于激光干涉光刻技术。　　本论文中，我们对矢量光场的基本特性以及矢量光在激光干涉技术中的应用进行了相关研究。首先对矢量光的生成进行了研究，设计了生成相位可控的任意矢量光的实验系统，获得了相位和偏振可控的矢量光。然后对矢量光在传输过程中的衍射特性做了实验研究。最后将任意矢量光用于激光干涉，研究了利用矢量光产生带有缺陷的微纳米周期结构的理论和实现方法。论文的主要工作和创新成果包括：　　1.基于光学全息的角度复用原理，根据空间光调制器（SLM）对光场的相位和振幅的调制特性，通过在SLM上加载产生任意矢量光所需要的相位分布，设计了一种生成任意矢量光的方法。该方法首先利用光学全息技术记录空间光调制器(SLM)加载的相位，从而制作一个全息光栅。再现过程中，两束具有相同入射角度的参考光照射全息光栅，使得两束再现光相干叠加，从而获得偏振调控的任意矢量光。通过计算机模拟生成了任意矢量光，验证该方法的有效性。　　2.基于向列型液晶空间光调制器的弱扭曲效应（旋光特性），根据空间光调制器所加电压与旋光角度的对应关系，设计了可以生成多种涡旋矢量光的通用光路。利用上述方法，在实验上生成了多种携带轴对称相位的矢量光以及偏振分布如图案般复杂的矢量光，观察和检测了他们的偏振特性，获得了较好的实验结果。这种生成矢量光的光路系统结构简单、操作容易，几乎无能量损失，因此在飞秒矢量光束与物质相互作用、激光加速等方面具有很大的应用潜力。　　3.利用SLM的相位和振幅调制特性并结合傅里叶计算全息技术，设计了新型的非对称双随机相位图像加密实验技术。在该方法中，待加密图像被转化为实值的计算全息图，因此加密过程不需要全息干板或者光折变晶体等存储煤质。并且采用非对称密钥技术设计了与加密密钥完全不同的解密密钥，从而保证了该方法具有很高的安全性。基于上述原理，我们利用空间光调制器首次在实验上实现了基于随机相位的光学信息的加密和解密过程。　　4.对任意矢量光的单缝衍射进行了理论和实验的研究。分析了矢量光的偏振奇点对单缝衍射图样的影响，获得了与理论结果吻合的实验现象。理论和实验结果表明，任意矢量光的衍射强度分布由拓扑荷m控制，但是衍射图样的偏振分布与矢量光的特征参数，包括拓扑荷m,径向偏振周期n和初始相位φ0相关，所以衍射图样的偏振分布信息可用于反映任意矢量光的特征参数。　　5.开展了将矢量光用于激光干涉来产生表面周期结构的研究。通过控制矢量光的偏振分布以及多束矢量光之间的夹角，模拟生成了不同深度、形状以及带有缺陷的微纳米周期结构。结果表明，矢量光的特殊偏振分布提供了调控表面周期结构参数的维度，并且发现多束矢量光之间的夹角也是影响表面周期结构的重要参数。