克服传统光学系统中存在衍射极限问题,从而获取更小聚焦光斑以及更加精细的物体结构信息,在实际应用中具有非常重要的意义。诸如可以应用于光学数据存储,纳米光刻,光学显微镜等方面。超分辨显微包括两部分：超分辨聚焦和超分辨成像。本文主要从基于微米介质球的超分辨聚焦,基于微米介质球的白光超分辨成像,和基于表面波和频谱搬移的超分辨成像三方面,来寻找实现光学超分辨显微的技术和方法。首先讨论了基于微米介质球光子喷射效应的超分辨聚焦。(1)利用传导波和倏逝波干涉形成超分辨聚焦光场的思想,借助于时域有限差分(FDTD)算法,详细讨论并得出了不同参数改变下,微球超分辨聚焦场变化的二次函数模型。(2)照明光源引入柱状矢量偏振光,微米介质球引入层状结构,详细讨论并实验验证了两种方法所带来的超分辨聚焦效果。(3)引入表面等离子体波的作用,研究了金属和介质球复合系统的超分辨聚焦效果,有效聚焦体积可达0.095(λ/n)3。然后研究了基于微米介质球的白光宽场超分辨显微成像。(1)利用微米介质球作为照明和观察媒介窗口,观察纳米结构样品。采用全浸没液体的方法,实现了150nm以下的分辨率,以牺牲放大率为代价实现了对比度的大大增强。(2)以空心微米介质球作为观察手段,实验验证和对比了不同的微球空心大小对超分辨成像的影响。(3)用透明微结构作为媒介替代微球浸没进行超分辨成像观察,在保证了分辨率的同时,扩大了成像视场。最后的工作主要是基于表面波和频谱搬移的超分辨成像研究。依据空间频谱搬移理论,利用倏逝波等高频场可以把传统成像方式下无法探测的细节放大到探测窗口,而通过普通显微镜成像出来的思路,基于棱镜实现全内反射搭建了超分辨成像系统,验证了空间频谱搬移理论所带来的超分辨能力。实现了小于λ／6的超分辨显微成像。