光学显微镜自问世以来,就被广泛应用于生物医学、药学、微生物学、冶金学等科研及工业领域,推动了这些领域的发展。然而传统光学显微系统受衍射效应制约,分辨率无法突破衍射极限。长期以来,突破衍射极限、实现超分辨光学显微一直是光学领域研究的热点之一。现有的超分辨光学显微技术可按工作距离分为近场与远场,近场显微技术的工作距离往往为几十纳米甚至更小,实际应用中非常受限。而现有的远场显微技术通常为荧光标记显微技术,需要对样品进行前处理,存在光毒性等问题。本文提出一种基于准无衍射超分辨光束照明的超分辨光学显微技术,实现对样品的非标记远场超分辨显微成像,具有巨大的应用前景。本文的主要工作如下:(1)介绍超分辨显微技术研究背景、应用前景及国内外研究现状,进而分析现有超分辨显微技术的特点,提出本文研究目标与研究内容。(2)介绍点扩展函数基本概念,并以此概念解释衍射极限,简要介绍共聚焦显微系统和归一化矢量角谱压缩理论。(3)介绍二值相位型聚焦器件透射函数,将归一化矢量角谱压缩理论应用于菲涅尔波带片设计,分别对工作波长为632.8nm和405nm的超分辨聚焦器件进行了设计。并对设计器件进行仿真计算,结果表明工作波长为632.8nm的超分辨器件焦距为224λ、焦深为100λ,最小半高全宽为0.4λ;而工作波长为405nm的超分辨器件,焦距为314λ、焦深为144λ,最小半高全宽为0.39λ.。(4)介绍基于准无衍射超分辨光束照明的超分辨光学显微系统工作原理,划分光路模块,并设计整体机械框架,同时介绍所用上位机软件主要模块和图像重建过程。搭建超分辨显微系统,首先分别对工作波长为632.8nm和405nm的超分辨聚焦器件性能进行测试。工作波长为632.8nm的超分辨器件得到焦距224λ、焦深92λ的光针,最小半高全宽0.41λ;工作波长为405nm超分辨器件得到焦距313λ、焦深59λ的光针,最小半高全宽0.43λ。(5)最后对亚波长金属光栅样品进行显微成像,在632.8nm和405nm波长下分别实现了分辨率为0.28λ(180nm)和0.32λ(130nm)的超分辨显微成像。