当今一个国家的微纳制造技术水平已成为权衡国家科技水平的重要标志。微纳器件正在向复杂结构发展,其特征尺寸已由微米量级向纳米量级延伸,因此对微纳结构检测技术的要求也越来越高。测量作为制造技术的基础之一,需要满足微纳器件结构越来越复杂的需求。但是,传统光学检测方法受限于衍射极限,横向分辨力仅为1/2波长左右,可见光波段仅为200nm,难以满足纳米量级乃至分子水平的显微观测成像。因此,怎样进一步提升远场光学显微镜的分辨率一直是一个重要和急迫的一个研究方向。结构光照明显微技术(Structured Illumination Microscopy,SIM)对待测结构频率进行调制,能够突破衍射极限,最终得到超分辨成像。传统的结构光照明显微技术,通过添加在待测物上的正弦结构照明光场,将待测物超过衍射极限的高频部分调制入衍射受限系统可接收范围内,再利用特定算法将高频部分移回原始位置与低频频谱叠加,从而恢复完整频谱信息。然而,现有结构光超分辨成像方法,需要至少三幅不同相位图像才能实现频谱分离,不仅对相移精度提出很高要求,而且严重影响图像重建效率。频谱重构是影响超分辨成像质量的关键,而频谱分离又是频谱重构的关键步骤,频谱是否有效而准确的分离直接影响着频谱信息能否被完整的恢复和最终成像质量的好坏。论文提出了一种利用两步结构光调制的微纳结构超分辨成像方法,这一新的频谱分离方法在不需要相移的情况下,利用无结构光调制的焦平面图像以及受结构光调制图像实现频谱分离,获得物体高频信息后通过特定算法实现超分辨成像,不仅算法简单,而且在降低了系统复杂性的同时,提高了重建效率,尤其在需要添加多个方向的结构光重建不同方向高频信息时,重建效率优势更加明显。本文对理论分析,模拟仿真以及实验分析进行了阐述,由此对该方法进行了验证。