生物学实验中的荧光激发多应用临界照明和科勒照明两种形式。临界照明是将光源直接成像到样本平面上，因光源亮度的不均匀性可能导致在样本平面成像的光斑亮度也不均匀；科勒照明是将发光光源成像到后聚光镜的后焦平面，最终将平行光入射到样本平面，从而提高了照明亮度的均匀性。本论文应用科勒照明原理，完成了两项工作：创新设计了一种应用于神经生物学实验的宽视场荧光激发与控制照明光源；为荧光显微系统的单色激发光源设计了一种新型Condenser。　　 第一项工作实现了将大功率LED阵列应用于神经生物学实验均匀照明光源的设计，本文针对该工作主要讨论以下内容：　　 ⑴概述线虫神经研究中的光学基因方法以及设计新型宽视场荧光激发照明光源的意义，并针对实验要求，确定新型大功率光源的技术参数；　　 ⑵以科勒照明原理设计了聚光系统，将大功率LED非均匀光源转化为宽场均匀荧光激发光源，阐述了该系统的优化、仿真和安装调试过程；　　 ⑶将实验测量结果与仿真结果进行比较，分析了实际系统的光能利用效率。荧光显微镜Condenser部分将激发光汇集并导入到显微镜样本平面，对显微成像和荧光信号的检测与提取有很大影响。　　 第二项工作主要讨论了以下内容：　　 ⑴分析倒置荧光显微镜系统的光路结构和参数，确定基于光纤导入的Condenser系统的技术要求；　　 ⑵详细说明本系统的初始结构计算过程、优化过程及仿真结果；　　 ⑶将科勒照明系统与原临界照明系统的光能利用率在理论上进行比较；并通过照明面的照度测量和细胞实验，对两系统进行比较，验证新系统在照明均匀性，能量密度和散射程度上的优越性。