受激发射损耗(Stimulated Emission Depletion,STED)显微技术作为一项新型的显微成像技术在生物医学领域受到了广泛关注。该技术于1994年由Hell提出,并在2000年通过实验得到验证和实现。STED技术基于荧光显微镜方式,突破了光学衍射极限对传统显微系统空间分辨率的束缚,从而实现了超分辨率荧光成像。本论文工作首先基于空间光的波前相位调制,利用Debye积分方法,数值研究了不同相位板函数和光束的偏振态对STED显微成像系统的焦斑分布和尺寸的影响,我们发现角向偏振光是中心光强为零的圆环光,相较于以往在实验中使用的螺旋相位板调制的消激发光而言,角向偏振光的“暗斑”具有更小的半高全宽(FWHM)。随后,基于已经报道的STED显微成像系统的实验成果,从文献中提取已有数据(激发光和消激发光波长以及它们所对应的功率,所用染料和分辨率),从而拟合评估其饱和光强(saturation intensity)。进而,在知道饱和光强的条件下,我们采用螺旋相位板调制的角向偏振光为激发光和没有经过任何调制的角向偏振光为消激发光的组合得到了优于以往使用右旋圆偏振光及螺旋相位板的受激发射损耗(STED)系统的分辨率。其中,分辨率最高可以提高67%。然后,本人对连续激光(CW)作为激发光和消激发光的CWSTED系统的相关理论进行了研究。虽然CWSTED系统已经被研究并开发了近十年,但相应的抑制函数一直是借用短脉冲(皮秒、飞秒)激光STED的理论开发出来的,基于CW STED的抑制理论模型尚未完全建立。本研究详细阐明了连续激光STED的抑制函数及其受多种光学、材料参数的影响。对基于皮秒脉冲激光的STED系统而言,其抑制函数由消激发光的强度和饱和光强参数控制,而CW STED的抑制函数主要由消激发光和激发光的强度比决定,此外,CWSTED的分辨率对荧光淬灭速率(KQ)和荧光发光速率(kfl)具有高度敏感性,且分辨率随着kQ和kfl的增加而增加,但对振动弛豫速率(rate of vibrational relaxation,kvib)的变化不敏感。即使在不知道文献中饱和强度的前提下,我们的理论模型与已经发表文献中的实验结果保持了高度的一致性。这项研究对于指导新型连续受激发射损耗(CW STED)显微系统的开发具有重要价值。最后,我们对Coumarin 102染料的损耗效率进行了实验研究。并且详细地调查了激发和消激发光功率以及染料浓度对损耗效率的影响。同时,对Coumarin 102染料在六种不同浓度下的饱和光强进行了数值计算,发现当浓度为10 μM的时候所得到的饱和光强是最小的,更为重要的是,我们证明了饱和光强在同一 CWSTED系统中并非常数,而是随荧光剂的浓度和消激发光的强度的变化而变化的。这从另一个侧面证明了基于皮秒激光STED的抑制模型并不完全适用于CW STED系统,进而证明了我们之前开发基于CW STED抑制理论的重要性。