共聚焦激光扫描光学显微成像(CLSM)，不同于一般的荧光显微成像，它在光路中加入与物点共轭的探测针孔，起到空间滤波作用，能够去除离焦荧光的干扰，并可进行光学层切，CLSM通过逐点逐层的扫描方式，实现对观测样品区域的三维成像。CLSM是无损伤的光学远场成像技术，能够同时提供较高的横向和轴向分辨率，这使得它在生物医学领域有着极高的应用价值，同样也应用在材料科学领域。CLSM本身也具有极高的研究价值，其成像质量和性能上都可以进一步提高，并为新技术的研究提供良好的拓展平台。为此，展开了对共聚焦激光扫描光学显微成像中的关键技术研究，并把这些关键技术应用到CLSM原理样机中。一个完整的CLSM系统极为复杂，包括了许多的关键技术，结合专业特点，本文主要从以下几个关键技术角度展开研究：1.成像点扩散函数。从基本理论出发，以Richards-Wolf矢量衍射理论为基础，进行共聚焦光学成像理论研究。推导照明点扩散函数、探测点扩散函数和共聚焦点扩散函数。研究数值孔径、多层介质和针孔因素等对它们的影响。2.扫描成像技术。以扫描振镜的扫描方式为基础，研究扫描光路和对扫描振镜的控制，提出两种不同的扫描校正方式，即fθ扫描透镜校正和反正切振镜驱动信号校正。3.多光谱成像技术。分为两部分，一是多波长激光激发，实现不同波的合束和选通；二是多光谱荧光探测，实现荧光光谱的分光探测。4.受激辐射损耗技术。分析其理论原理，运用切向偏振光作为损耗光形成中空光斑，并通过波前的相位和振幅调制优化，进一步缩小其尺寸，达到突破衍射极限的光学分辨能力。5.成像系统搭建和成像实验。搭建完整的CLSM成像系统，实现较高分辨率的三维成像，就相关因素对成像质量的影响进行了分析，并完成共聚焦原理样机的研制。最后，对所做的研究内容进行了总结和分析，并对共聚焦激光扫描显微成像进行了展望。