在探索微观世界的无尽征途中,荧光显微镜凭借着电子显微镜所不具有的低侵入性、特异性识别和穿透深度深等优点,被广泛应用于生物、医学和材料等领域的研究发展。“工欲善其事,必先利其器”,如何突破光学衍射极限的存在,实现更高的分辨率以全面和详细地研究更微小物体的内部结构,探索物质运动的内在机理和相互作用,从而推动相关领域乃至整个世界的科技进步,一直是科研人员的不懈追求。近二十年来,多种多样的超分辨显微技术纷纷涌现,包括受激发射损耗显微技术、结构光照明显微技术和单分子定位显微技术等,但是其仍然存在着各自的局限和问题。本文从频域的角度入手,以传统的共聚焦显微镜为基础,设计和搭建了一种基于点照明移频的超分辨系统,通过相位调制和荧光激发的非线性效应以及并行探测方式来获取高频信息,再利用移频算法将超出收集物镜截止空间频率的信息移动到可探测区域,从而解调出高频信息实现超分辨成像。本文还提出了一种基于点照明移频超分辨成像与重构方法,称为图像扫描差分显微技术。该显微技术采用探测器阵列记录实心照明光斑和空心照明光斑对样品的成像结果,再通过像素重组算法分别得到两种照明光斑的并行探测图像,最后将两张图像进行差分处理得到最终的成像结果。图像扫描差分显微技术不但能减少差分过程中负值产生的伪像,还能极大地增强分辨率,首次实现了单波长、单入射路径和低光强下约λ/6(三倍衍射极限)的横向分辨率。本文提出的另一种移频重构方法为饱和图像融合显微技术,将非线性焦斑调制显微技术与交错重建算法以及并行探测技术相结合,分别提高其时间分辨率和空间分辨率,以传统共聚焦的成像速度在较低的照明光强下实现了 6倍于衍射极限的分辨率。本文提出的基于点照明移频超分辨成像系统和重构方法在达到媲美受激发射损耗显微技术的分辨率的同时,还具备装置简单、样品普适性强、光漂白和光毒性低等优点,并且便于从传统共聚焦显微系统改造而成,因此有望成为生物、医学和材料等研究领域的重要观察工具。