超快激光脉冲空时整形是发展高效激光光镊、超快光学扳手、精密时间分辨测量、超快光谱、集成光学芯片和高分辨率成像的强有力手段。如今,这些激光整形技术主要集中于光场的空间调制和时间编码。然而,大量的工作通常关注标量光波的空时整形或者低阶矢量光场的空时耦合,却忽略了光场在一个超短时间间隔内的变化过程。因此,如何利用上述激光整形方法实现超快多目标的光场调控、以及结合高阶矢量涡旋飞秒激光的空间偏振相位特征与超快时间特性来快速的捕获和旋转纳米粒子,至今仍然是艰巨的挑战,这不仅不利于深入研究超快光-物质的相互作用,而且限制了新型光镊技术的实际应用。关于这些问题,本文基于时间相关的矢量衍射理论和快速傅里叶转换,建立了具有不同振幅（高斯模和拉盖尔-高斯模）和多种偏振的飞秒（涡旋）光脉冲通过高数值孔径物镜后的空时聚焦光场模型,详细研究了超快时间对紧聚焦光场以及光场中粒子所受光力和自旋扭矩的影响,实现了超快多目标光场调控和高阶矢量涡旋光场下的超快粒子捕获与操控,为后续的理论工作和实际的工业应用奠定了基础。本文的主要成果与结论如下:（1）将时间相关的矢量衍射理论与快速傅里叶转换相结合,通过单个高数值孔径物镜聚焦低阶矢量涡旋飞秒脉冲光,提供了一种实现超快调控多目标光场的新思路。研究发现,在一个可配置的时间段内（～400 fs）,超快时间自由度对获得以下聚焦光场特征起关键作用,包括亮暗交替、空间旋转以及横向和纵向偏振分量场之间的转换;这些超快现象分别归咎于光波内部的相长/相消干涉、时间相关的Gouy相移以及能流的再分布。特别地,径向偏振涡旋光是同时实现上述三种超快多目标光场的最佳候选者。本文所论述的系统体积较小便于实际光路集成,运行速度在飞秒量级因而非常高效,相比于双光束耦合装置系统复杂度降低,可在单个系统中同步实现多重调控目标,同时引入超快时间调控增加了系统可调谐的自由度。本文所证实的初步实验结果与理论预测和数值分析结果一致。本文所论证的时空演化光束的特殊行为除了在超快光子学领域具有广泛的兴趣外,还为超快相关的多种应用提供了基础,如多功能集成光学芯片、高效激光捕获、微结构旋转、超分辨率光学显微镜、精确的光学测量和活体追踪。（2）利用快速傅里叶变换、时间相关的矢量衍射理论以及瑞利散射模型,研究了超快变化的时间（0～400 fs）对高阶矢量涡旋（HOVV）光束通过高数值孔径物镜聚焦后的光场分布、瑞利粒子所受光力和自旋力矩的影响。首先通过调节HOVV光束内部超快的时间,可以准周期性的整形HOVV紧聚焦光场分布;进一步研究了HOVV光场诱导瑞利粒子（尺寸比光波长小得多）所受光力的三维分布,结果表明,不同的矢量涡旋光场作为超快时间的函数具有选择性捕获粒子的能力。除此之外,本文继续讨论了瑞利粒子所受的三维自旋扭矩,使得横向和纵向自旋力矩之间的转换成为可能,从而在超快的时间尺度内产生三维空间旋转。此外,涡旋阶数对紧聚焦光场以及相关光力和自旋力矩的调控起着至关重要的作用。同样地,在现有实验装置的基础之上,初步验证了高阶矢量光场的产生及其应用。本文所论述的路径和结果不仅为光场的超快调控提供了全新的自由度,而且在集成光谱分析、超快光镊和扳手、高速光学测量等方面具有潜在的应用前景。