介质微球超分辨技术因具有实现非标记宽场光学超分辨成像的能力,而得到了广泛关注。然而,这种技术存在成像对比度低以及机理尚未完全明确等问题,其成像机制的深入研究,有助于该技术的广泛应用。本文针对微球超分辨成像机制,在微球光学特性、微球接收物体信息过程、微球照明中的偏振和微柱球透镜实验等方面开展了深入细致的研究。主要研究内容如下:(1)研究了介质微球在平面波入射下的响应以及对点源的成像特性;(2)给出了介质微球成像的近场转化量化分析方法及发现了微球散射中类超振荡波前叠加现象,进一步解释了微球超分辨成像的物理机制;(3)研究了微球、柱透镜对入射偏振光的调制,给出了微球WGMs谐振照明形成的纳米样品的特殊极化模式以及该模式对超分辨成像的作用;(4)实验上研究了微球参数以及周围介质和照明改变对微球成像的影响。利用热拉伸光纤方法制作的微柱透镜,在此基础上研究了不同直径柱透镜的超分辨成像。阐述了浸没介质能够提高超分辨成像对比度。本文研究了WGM谐振在微球超分辨中的作用,提出了WGM谐振提高微球成像分辨率的机制,在此基础上详细阐述了微球接收物体信息的过程;通过研究微透镜在PNJ效应和WGM效应下对纳米颗粒的极化,从而指出TM偏振入射光通过微柱照明,物体的散射场存在异相位成分,并论证了这种作用在WGM效应下可以获得增强与表达。论述了浸没介质能够辅助微球模式选择以提高微球的成像分辨率,介质的浸没量与介质折射率和微球折射率有关。研究结果明确了微球在超分辨成像过程中的作用,推动了微球超分辨成像机制的进一步认识,有助于微球超分辨技术的实用化。