雙光子顯微鏡雙光子吸收/激發技術的原理：在強光激發下，分子同時吸收兩個光子，從基態躍遷到兩倍光子能量的激發態的過程。兩個光子可以是相同波長的，也可以是不同波長的，但必須是同時吸收（兩個光子到達被激發分子的時間間隔小于1飛秒）。可以這樣理解，先吸收一個光子的能量躍遷到一個虛擬的中間態，然后再吸收一個光子的能量躍遷到激發態。

　　雙光子顯微鏡相對于共聚焦等其他顯微鏡的優點：

　　雙光子顯微鏡光損傷小：由于雙光子顯微鏡使用的是可見光或近紅外光作為激發光源，這一波段的光對活體細胞和組織的光損傷小，適用于長時間的研究；

　　雙光子顯微鏡穿透能力強：相對于紫外光，可見光和近紅外光都具有更強的穿透能力，因而受生物組織散射的影響更小，解決對生物組織中深層物質的層析成像研究問題；研究表明，共聚焦熒光成像的成像深度一般在50微米左右，而雙光子顯微鏡的成像深度可達1000微米；

　　雙光子顯微鏡高分辨率：由于雙光子吸收截面很小，只有在焦平面很小的區域內可以激發出熒光，雙光子吸收局限于焦點處的體積約為波長3次方的范圍內。