海洋微藻研究对海洋环境监测以及生物资源利用有着重要意义, 显微共焦拉曼光谱作为一种非标记、 快速检测技术已在生命领域获得广泛应用。现阶段, 商业化显微共焦拉曼仪器在微生物研究领域占据主导, 但由于体积庞大、工作环境要求严格等因素, 很难开展微藻细胞的现场检测与分析。因此, 将微型 光纤光谱仪引入微藻“单细胞”的检测, 自主研发了一套小型显微共焦拉曼系统, 尝试低成本开发微 生物分析设备。整个系统基于微型光纤光谱仪实现了硬件的一体化小型设计(L750 mm×W350 mm×H410 mm), 具备光谱探测、显微成像、光镊捕获功能。通过四种典型微藻(中肋骨条藻、微拟球藻、东海原甲藻及小藻)的检测验证, 成功识别了“单个活体细胞”内的蛋白质、脂类、糖原、核酸等多种细胞组分, 相应的结果经过主成分分析 (Principal component analysis, PCA)后, 很好地实现了四种微藻的种类归属, 证明了光纤光谱仪应用于单细胞量级 海洋微生物分析的可行性, 并有望在将来发展成为船基设备, 用于微藻的甲板在线检测。

利用CODE V光学软件设计了一种用于内调焦对心器的电视测微镜头。该镜头由四片透镜组成，采用正负正焦距对称结构。 其焦距为17.20 mm，数值孔径为0.063，视场为16.82°。该镜头工作在486 ～ 656 nm波段，总长为68 mm。系统的全视场畸变为 -1.13%，调制传递函数MTF值在空间频率为60 lp/mm时大于0.64。设计结果表明，该系统的成像质量良好，结构紧凑，满足使用要求。

利用ZEMAX光学软件设计了一种可用于周视监控的全景镜头，镜头由凹凸反射镜组和中继镜组组成，反射镜组使镜头获得大视场角，中继镜组将反射镜组所成的虚像投影到探测器上。该镜头有效焦距为0.97 mm，F数为1.5，垂直方向视场为±65°~±95°，水平方向视场为360°，镜头工作在475 nm~750 nm波段，总长为69.7 mm。设计结果表明：系统全视场f-θ型畸变小于5 %，调制传递函数(MTF)值在空间频率为60 lp/mm时大于0.58，系统成像质量良好，可满足周视监控的使用要求。