荧光显微技术因具有直观、快速和简单的优点,已逐渐成为生命科学研究领域的一种非常强有力的工具。其中的单色光源系统,国内有关的技术研究和仪器制造尚属空白。本文通过对单色光源系统的理论模型分析,得到设计方案并最终研制出样机。设计的单色光源系统采用短弧氙灯作为发光源,利用椭球面反射镜聚焦后得到模拟的点光源,经过准直,闪耀光栅分光,会聚后,耦合到光纤中形成单色光输出。单色光源的输出功率和光谱纯度是仪器的两个关键技术参数,本文通过优化算法和光学仿真模拟,在原设计基础上针对系统进一步进行模拟分析,给出了优化的分析结果。在理论分析的基础上,确定了最终的方案,并进行了相关光学设计和机械设计。研制的单色光源系统完成安装校准后,经测试,效果良好。本文的主要研究内容分为以下三个部分:第一部分介绍了单色光源系统的基本结构,以及相关光学元件的选择依据和设计方法。第二部分利用优化算法和光学仿真模拟,分析和计算了单色光源系统的光能效率,设计了基于单色光源系统的椭球面反射镜。第三部分介绍了整个系统机械设计的原理和方法,以及系统安装调试流程,并通过实验测定,验证了单色光源系统的实用性。