为了满足荧光显微镜技术对多波长单模耦合输出激光的需求，研究了400~680 nm内多波长激光耦合进单模光纤的技术，设计了三片式耦合透镜组很好地消除了不同波长耦合时的色差以提高耦合效率，同时考虑光纤耦合调试难度大的问题，设计了能快速简单完成耦合调节的耦合光纤部件结构以及耦合调试的方法，通过实验测试荧光成像常用的4种波段激光（405，488，561，638 nm），耦合效率均大于65%。实验结果达到了较高的光纤耦合水平，证明该多波长激光耦合器性能优异。同时，由于耦合器装调简单且成本低，本文的工作具有进一步商业化的价值，且为多波长单模耦合激光器国产化打下了坚实的基础。

为提高激光扫描共聚焦显微镜光谱模块的分光性能，设计了双Amici棱镜光谱结构。根据棱镜色散特性，计算得到Amici棱镜和双Amici棱镜的线性与非线性数学模型，给出直视型棱镜结构参数。比较相同色散条件下Amici和双Amici棱镜结构，得到双Amici棱镜组能提供更好的色散线性度。在光谱波段400~700 nm，中心波长偏向角为0°，最大色散角为4°，光谱分辨率为5 nm的条件下，利用双Amici棱镜结构设计共光轴直视型分光系统。用双Amici棱镜结构和单棱镜对比，进行了光谱分布实验。实验结果表明，双Amici棱镜组的色散线性度明显优于单棱镜，大大改善了因棱镜非线性分光特性对荧光成像光谱分辨率的影响。同时，将双Amici棱镜结构设计进共聚焦光谱成像模块中，对牛肺动脉内皮细胞切片进行了三通道荧光成像，得到了高质量的多通道荧光图像。