无衍射光束近年来广受关注，其无衍射、自修复和自加速的传播特性在微观成像应用中显示出潜在的优势。无衍射特性可抑制光束在传播过程中的衍射，有助于提升成像的分辨率。自修复特性可使光束在透过强散射介质后快速恢复波前，提高成像景深和信噪比。自加速特性可增加光场信息的有效探测维度，实现多维重构成像。本综述结合几类生物显微成像技术特点，介绍以贝塞尔光束、艾里光束为代表的无衍射光束在高分辨生物显微成像中的应用研究进展。

研究了无衍射光束成像系统对图像信息的携带情况。在入射的平面波中加入图像信息, 基于基尔霍夫衍射公式和菲涅耳衍射公式的角谱理论, 使用离散傅里叶方法描述图像经轴棱锥后在观察面的光强分布, 对图像面进行数据抽样并引入色散公式; 将离散傅里叶公式导入Matlab并设置参数模拟, 得到不同位置处的光强图。实验中, 利用蓝光LED发出光束经扩束后入射到含有信息的菲林片和轴棱锥上, 实验参数与数值模拟一致, 利用CCD观察结果, 对比模拟结果可知: 菲林片上的图像经轴棱锥后, 在传输100 mm内, 可以完整观察到图像信息, 图像大小会随距离的增加而减小。实验结果与数值模拟十分吻合。

实现自弯曲光乃至自回旋光一直是人们的梦想与科幻的题材。近年来，艾里光束以及推广的自加速光束因其无衍射、自弯曲传输以及自愈等奇异特性引起了人们极大的研究兴趣。这些光束的构想不仅得到了实验证实，而且具有广泛的应用前景，包括操控微纳颗粒、等离子体通道和表面等离子体激元、电子加速、精密成像、湍流传输、引导放电等，这些应用前景使得自加速光倍受青睐，成为一个广泛关注和激动人心的前沿热点课题。本文简单综述了基于相位调制的自加速光束的研究进展，包括自加速光束的产生和传输特性，以及其在空域和时域的推广与调控，并着重介绍自加速光在若干领域的新奇应用。

研究了在无衍射光束成像过程中，相干和非相干光源对成像系统分辨率的影响。对于衍射受限的成像系统，利用衍射积分理论与傅里叶光学理论导出成像系统的点扩展函数（PSF）公式，对不同的PSF进行模拟比较，结果表明非相干光源下的PSF更加集中，成像质量更好。分别采用波长为632.8 nm的He-Ne激光相干光和中心波长458.5 nm、半峰全宽24.5 nm的蓝光发光二极管（LED）非相干光作为光源进行实验，并利用Zemax软件进行模拟。对比实验结果与数值模拟仿真结果：非相干光源下所成的条纹像粗细更加均匀清晰，分辨率更高。实验结果与理论分析及数值仿真模拟结果相吻合。

设计了一种在非相干光源下利用轴棱锥产生的无衍射光束成像系统.基于衍射积分理论与点扩散函数推导出成像系统分辨率的表达式, 利用光学软件对无衍射光束成像系统的初始结构模型进行仿真, 并以蓝光LED作为光源, 将条纹状物体、透镜组以及轴棱锥等光学元件组合为成像系统进行实验.结果表明: 实验结果与理论分析相符, 即非相干光源无衍射Bessel光束成像系统利用无衍射光束的特性能够提高成像分辨率.

基于惠更斯-菲涅耳原理, 研究了像散对轴棱锥产生径向偏振无衍射光束的影响。研究结果表明, 当轴棱锥像散值达到0.1 λ 时, 轴棱锥聚焦径向偏振光束得到的径向偏振无衍射光束, 其径向偏振特性将失去。而随着像散值的增大, 径向偏振无衍射光束的无衍射区域逐渐缩短, 当像散值达到0.2 λ 时, 无衍射特性将消失。径向偏振特性与无衍射特性的消失并不同步, 这一结果表明利用轴棱锥产生径向偏振无衍射光束时, 光束的偏振特性受像散的影响比无衍射特性大。实验中采用轴棱锥中心轴偏离光轴的方法, 验证了像散对产生径向偏振无衍射光束的影响, 实验结果与理论分析基本吻合。研究结果将使径向偏振无衍射光束的实现更加灵活准确。

为了实现无衍射光斑作为直线基准在复杂噪声背景下仍能快速精确定中的目的, 采用相位扫描的方法来获得极坐标系下的无衍射光斑相位角随极角的振荡起伏, 对无衍射光斑在环向上的相位与标准正弦条纹的相位对比获得其偏离量, 通过多次迭代便实现了无衍射光斑的定中, 并进行了理论分析与测试实验。结果表明, 该算法具有良好的抗噪能力、较低的计算时耗和亚像素级的定中精度。

从理论上对无衍射贝塞耳（Bessel）光束的光强分布进行描述，模拟了贝塞耳光束经过障碍物后，不同传播距离的二维光强分布。进行了贝塞耳光束二次重建的实验，测定了相关的参量。实验所用障碍物的大小分别为400 μm,520 μm时，其最小重建距离分别为44 mm,60 mm。这说明障碍物的尺寸越小越容易重建。理论与实验证实，在一定的条件下，被障碍物阻碍的贝塞耳光束在自由空间里可以重建并且可以多层面地重建，研究结果可用于多层面微粒的操控。

利用衍射理论导出了局域空心光束的传输表达式及光强分布,给出了局域空心光束的精细结构,详细分析了其演变过程。讨论了聚焦透镜的焦距f对径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度的影响。结果表明,径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度都随着f的增大而增大。通过轴棱锥透镜系统获得局域空心光束,用体视显微镜和CCD照相机组成的系统拍摄光束强度分布。结果表明应用衍射理论可以较精确地描述局域空心光束的演变过程。找出了其应用中的不利因素,更清晰地展现无衍射光束的重建现象。这种描述方法弥补了几何理论和干涉理论的不足。