本论文将主要分为两大部分。第一部分关于远场光学荧光显微术，首先系统阐述远场超分辨显微术的现有方法，从多角度对分辨率问题进行深入分析。着重论述可逆光敏荧光蛋白Dronpa的性质，并基于它的性质提出了一种全新的双色单光子超分辨显微术。同时提出一种适用于高散射生物组织成像的同轴双色双光子显微术在细胞深层扫描技术的应用，并进行蒙特卡洛模拟。　　 第二部分将阐述纳米金属颗粒尤其是纳米银颗粒的研究现状。详细讨论纳米银颗粒的表面等离子体共振现象及其应用，着重阐述纳米银颗粒乙醇溶液的热致光学非线性现象的研究结果，实验获得较大的热致三阶非线性系数。实验证明了纳米银颗粒在光路保护，光束平整化和光开关等光学器件中的应用价值。　　 本论文主要取得了以下几个方面的进展：　　 1，远场光学显微术原理分析。系统分析了现有各种远场光学显微术的原理、特点，并相应提出了改进方案。经分析指出：由于Abbe衍射极限是线性光学的产物，因此基于线性光学原理的远场光学显微术难以真正突破Abbe衍射极限。只有引入非线性效应，才能获得超越衍射极限的分辨率。利用荧光分子之间的荧光能量共振转移以及单分子定位技术，甚至可以达到纳米级的分辨率。　　 2，提出一种基于可逆光敏荧光蛋白Dronpa的双色单光子超分辨显微术。基于可逆光敏荧光蛋白Dronpa仅在两束光重叠区域才能实现荧光激发的性质，采用一束敏化光和一束激发光使二者焦点仅部分重叠，有效减小荧光激发体积和背景噪声，从而提高光学分辨率。数值计算表明，双色单光子超分辨显微术的横向分辨率相对于传统的宽场显微术提高1.55～2.81倍。　　 3，提出一种同轴双色双光子显微术，理论上证明了同轴双色双光子激发可以在三维成像中达到更深的透射深度。同轴双色双光子显微术采用一束环形光和一束圆形光作为激发光同轴传播，两束光在达到二者共有焦点前不重叠，仅在共有焦点处重叠从而抑制背景噪声的产生。利用蒙特卡洛模拟表明：相对于传统双光子显微术，同轴双色双光子显微术在高散射介质中具有更深的透射深度。　　 4，研究纳米银颗粒乙醇溶液的光学非线性特性。首次采用488nm的连续激光照射纳米银颗粒乙醇溶液，测量该混合溶液的热致三阶非线性折射率约为-1.941×10-7cm2/W。利用纳米银颗粒乙醇溶液较高的三阶非线性折射率导致热致负透镜效应和空间自相位调制现象，讨论和实验证明了纳米银颗粒乙醇溶液在光路保护，光束平整化和光开光等光学器件应用的价值。