本文在介绍了荧光单分子光学探测的研究现状和存在的问题的基础上，给出了我们在室温荧光单分子光学探测方面所进行的理论和实验研究结果。基于光与三能级结构单分子相互作用的基本原理和单光子探测，具体进行了以下三个方面的研究:　　(1)利用Hanbury-Brown-Twiss探测方法，研究通过记录两个单光子探测器响应的单分子光场的每一个事件，研究单事件的光子统计概率P(n，n=0、1、2)与Mandel参数。比较了在具有相同平均光子数时理想单光子源、泊松光场、单分子光子源和双分子光场的Mandel参数的关系，研究给出在P(1)＞＞2√P(2)-3P(2)时，直接测量单分子光子源的信号背景比的方法SBR=[P(1)]2/2P(2)。当信号背景比SNB＞2.41时研究给出判别单分子的方法P(2)＜（2-√4-2(n)）2/2，(n)为每个激发周期内探测到的平均光子数。　　(2)以Cy5分子为研究对象，通过共聚焦扫描显微镜得到单分子成像图形，并进行单分子识别的实验测量。对聚合体薄膜上的几百个分子进行了观察。通过与时间无关的Mandels Q参数的比较，实验上验证了基于光子统计的单分子判别方法，同时对于后脉冲概率、系统误差和统计误差造成的实验误差进行了分析。　　(3)研究了单分子光漂白发生的机制。建立了一个单分子双光子光漂白的简单模型，通过实验数据分析，我们得出单分子光漂白与激发激光光强的内在联系，找到支配光漂白反应的一个高的三重激发态Tn，并且在实验上证实了Tn态是双光子光漂白的中间反应态。