生物芯片技术的问世和迅猛发展给生命科学、医学、化学、新药开发、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来了一场革命。生物芯片的探测机理与方法已成为各国科学家关注的重要研究方向。并行探测、小型化是生物芯片探测系统发展的必然趋势。基于微机电系统(MEMS)工艺的小型化系统，虽然结构紧凑、性能稳定，但工艺难度大，而多通道并行结构工作效率高，无需扫描，且结构简单，易于推广。本论文提出一种基于达曼光栅的并行共焦荧光探测系统。论文对并行共焦荧光探测的原理、光学系统和仪器设计以及性能测试等方面开展了一系列的研究，主要内容包括： 提出了基于达曼光栅的并行共焦荧光探测的原理，推导并论证了该系统多通道的共焦特性。完成了原理样机的仪器总体设计、光学镜头和机械结构设计、以及原理样机的装调与性能测试。对几种生物芯片样品进行了实验研究，表明并行共焦荧光探测原理正确，效率高，完全适用于生物芯片的探测。设计并研制了中等数值孔径的多通道成像物镜组，在优化设计中，兼顾各通道光强分布与成像质量的均衡，并提出了预标定/归一化信号处理方法，解决多通道系统性能不一致的影响(包括达曼光栅加工误差、CCD不均匀性、镜头的象差等)，以确保全视场各通道荧光探测的准确可靠。 提出了虚拟共焦针孔阵列方案，解决了一般多通道系统只能做到准共焦的难题。虚拟共焦针孔阵列完全实现了共焦针孔的功能与作用，抑制背景噪声、提高探测对比度；与准共焦探测系统相比，荧光探测的质量明显提高。该方案的优点是针孔阵列的间距和针孔尺寸易于调整，克服了成百上千个针孔的位置无法与实际成像点对准的困难；虚拟共焦针孔阵列实际上与面阵探测器合为一体，避免了实际针孔的衍射扩展效应，具有最佳的共焦探测效果。 基于达曼光栅的并行共焦荧光探测系统具有探测灵敏度高，速度快，结构简单，成本低廉等优点，将在DNA阵列芯片及其它生物芯片的生化反应荧光探测中有广泛的应用前景。该系统还适用于三维显微成像和面形检测。