本发明公开了一种快速连续旋转样品的光学层析显微成像系统及其方法。本发明采用线偏光制造的光镊来捕获和旋转样品，通过产生单光束梯度力阱，能够将微颗粒或者细胞在三维空间中约束在焦点附近，同时引起样品中各向异性的极化，从而产生一个依赖于双折射极化方向与电场方向夹角的力矩，因而能够控制被捕获的物体同步地与光场的偏振方向进行旋转；本发明采用光外差干涉的方法来合成偏振高速旋转的线偏光场用于产生光镊，能够快速、连续和无接触地对目标样品进行旋转，避免了扫描振镜引入的机械扰动，尤其是对于光学衍射层析成像，能够提高轴向分辨率，实现分辨率的各向同性；本发明光路紧凑，有利于实现微型光路。