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本报告分两部分,第一部分为相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)显微术,首先用缓变振幅近似和赫兹偶极子近似研究了共焦扫描CARS显微术的显微成像特性,然后用超短脉冲激光和共焦扫描显微镜进行了一些CARS显微试验.第二部分为盲目去卷积内容,首先介绍了高阶统计盲目去卷积的一般方法,然后利用基于高阶累计的峰度去卷积方法进行了光谱和显微图像盲目去卷积处理,并取得了理想的结果.本文的结论是:1、通过理论分析得知,CARS显微镜具有复杂的成像性质,CARS信号的产生和传播不仅与显微镜的配置有关,而且也与样品的性质、形状和大小有关,所以对显微镜的传统描述——相干传递函数,将不适用于描述CARS显微镜.2、由于CARS信号强度对激发光的非线性依赖关系,激发体积大幅度减小,提高了三维成像的空间分辨率.一般来说,前向传播的CARS信号比后向传播的CARS信号强,因此前向探测CARS显微术容易得到CARS信号,但是由于小体积样品会产生较强的后向传播CARS信号,因此后向探测CARS显微术更适合于小体积样品成像,而且由于瑞利散射和其它非共振背景较小,可以得到对比度较高的显微图像.另外由于CARS信号对样品形状和大小的依赖关系,在一定程度上可以根据CARS信号的分布情况,估计样品的形状和大小.3、根据统计独立变量的高阶累计特性,结合时间序列分析的盲目去卷积算法,开发出了一种基于高阶累计的光谱和图像盲目去卷积算法.经过实验,该算法有较广的实用范围,和较高的鲁棒性.对线性卷积造成的光谱和图象模糊有很好的去卷积效果,顺便还可以进行系统辨识,找到光谱或成像系统的脉冲响应,是一种较为普适的去卷积方法.但是,由于脉冲响应函数初始选择的随机性,也经常会有不收敛或没有收敛到最小值情况出现,为此需要寻找鲁棒性更好的评价函数.本报告的创新点在于:1、利用缓变振幅近似和菲涅耳衍射积分公式,研究了低数值孔径下共焦CARS显微镜的成像特性;2、利用赫兹偶极子近似和矢量衍射理论,研究了高数值孔径下共焦CARS显微镜的偏振成像特性;3、利用单飞秒脉冲激发实现了CARS显微成像:4、将基于高阶累计的盲目去卷积算法成功应用于光谱盲目去卷积,特别是显微图像盲目去卷积.