荧光显微成像具有高分辨率、高灵敏度、高分子特异性以及非介入性的优点，可以在微米乃至纳米尺度下表征样本的形态学与分子功能学信息，成为了生命科学研究的重要工具。随着微观生物学研究的不断深入，荧光显微成像被期待能够动态且立体地观测微观生物结构与分子事件。文中系统性地梳理了近年来快速三维荧光显微成像技术的研究进展，包括点扫描式成像、宽场成像与投影断层成像在提高成像速度、拓展成像维度以及增强成像质量等方面的主要技术手段、改进策略与代表性研究成果，并展望了快速三维荧光显微成像技术的未来挑战与发展前景。

作为一种典型的无衍射光束，贝塞尔光束具有无衍射和自重构特性，能够提供更长的聚焦长度和一定程度的抗散射能力，在生物医学光学显微成像技术领域获得了越来越多的应用。本文重点关注了贝塞尔光束在生物医学光学显微成像技术中的应用，包括利用其扩展景深能力实现体积样本快速三维成像、利用其抗散射粒子干扰能力实现散射样本的大深度成像以及利用更细聚焦光束能力实现更高分辨率的光学显微成像。首先，概述了贝塞尔光束及其实验室常用的产生方法；然后，总结了近些年贝塞尔光束在生物医学光学显微成像技术中的应用，包括但不限于多光子荧光显微成像、光片荧光显微成像、拉曼显微成像等，既总结了贝塞尔光束在其中发挥的优势，也分析了贝塞尔光束旁瓣带来的干扰问题的消除方案。最后分析和探讨了贝塞尔光束在生物医学光学显微成像技术应用中遇到的问题以及发展前景。

拉曼光谱技术以光子的非弹性散射为基础，具有实时、非侵入、快速等优点，作为一种分析工具被广泛应用于各个研究领域。在医学检验领域中，拉曼光谱不仅可以提供细胞和组织的化学成分信息，还能检测发生病变的细胞和组织在生化信息的组成和结构上的差异，在医学检验领域极具应用前景。概述了目前可能应用于医学检验的几种拉曼技术；阐述了拉曼光谱技术应用于生物液体样本和其他样本的一些关键问题。针对生物液体样本，重点评估了血液、尿液和脑脊液等流体样本的适用情况；总结了用于拉曼检测的医学样本的收集和保存方法。同时，介绍了拉曼光谱数据的处理与分析方法，通过光谱的预处理，结合统计学方法、机器学习方法进行特征提取与分类识别，实现拉曼光谱和生化信息的映射。对拉曼光谱应用于医学检验的关键问题进行讨论，探讨了临床转化需要克服的问题及发展前景。

将超连续谱光纤激光器引入到相干反斯托克斯拉曼散射成像系统，以解决当前相干反斯托克斯拉曼散射成像系统造价昂贵、体积庞大的问题。首先分析了基于超连续谱光源的相干反斯托克斯拉曼散射成像理论及其影响因素；接着搭建了一套基于超连续谱光源的相干反斯托克斯拉曼散射成像系统，并进行了成像性能测试。在物镜、功率、浓度等不同影响因素的情况下，系统测试的实验结果与数值仿真结果具有高度一致性，验证了基于超连续谱光源的相干反斯托克斯拉曼散射成像理论与实验的可行性。

Simplified spherical harmonics approximation (SPN) equations are widely used in modeling light propagation in biological tissues. However, with the increase of order N, its computational burden will severely aggravate. We propose a graphics processing unit (GPU) accelerated framework for SPN equations. Compared with the conventional central processing unit implementation, an increased performance of the GPU framework is obtained with an increase in mesh size, with the best speed-up ratio of 25 among the studied cases. The influence of thread distribution on the performance of the GPU framework is also investigated.