光学超分辨显微成像技术由于其无损、高分辨率、应用简单等优点在近年来受到了越来越多研究人员的关注。本课题在分析研究受激辐射损耗显微术成像原理的基础上,搭建了国内第一套高速STED显微成像系统,并通过实验证明了所搭建系统可以在每秒两帧的成像速度下实现亚百纳米的超衍射极限分辨率。同时,本课题还针对所搭建的系统,提出了多种有效的途径来进一步提升系统的成像性能。本文首先介绍了几种当今主流的超分辨显微术,特别是STED显微术的发展及国内外研究现状。之后,本文详细阐述了STED方法的基本原理,相关的关键技术以及高速STED成像的实现方式。接着,本文搭建了高速STED显微成像系统,并通过对多种不同样品进行实验,证明了系统的成像性能。为了对所搭建的系统进行优化,本课题提出了多种可行途径,主要包括：通过光斑整形优化了损耗光斑的质量,从而提升了STED的三维分辨能力；基于非对称入射光束和双螺旋光束,实现了对样品轴向漂移的检测和补偿,提高了系统的稳定性；提出了荧光辐射差分显微术(FED)并且和STED系统进行了集成,实现了低光强下的超分辨显微成像。最后,本文对本课题的研究工作进行了总结,并指出了下一步的研究方向。