石玉洁，张广杰，陆政元，应亚宸，贾荟琳，席 鹏

(1．北京大学 元培学院，北京 100871；2.北京大学 工学院 生物医学工程系，北京 100871)

1 引 言

双光子吸收是指在强光激发下，介质分子吸收第一个光子到达虚能级后，在几飞秒内吸收第二个光子，获得足够的能量，从而跃迁到达激发态的过程。在双光子吸收过程中，荧光分子吸收两个能量较低(波长较长)的光子到达激发态，并在跃迁回到基态时产生荧光，可用于荧光成像。与单光子荧光成像相比，双光子荧光成像可以使用波长更长的红外光作为激发光源，从而有效减少生物组织对激发光的散射，并避免单光子自发荧光的干扰，获得更大的成像深度和更好的信噪比；并且，由于双光子激发过程需要更高的瞬时能量，只有激发光焦点处的荧光分子会产生荧光，这减少了组织其他部位的光损伤和荧光分子的光漂白现象，并使得双光子成像具有良好的光学切片能力，便于对组织进行成像与三维重建。

自从1990年Denk等人应用双光子吸收的原理开发出第一台双光子激光扫描显微镜[1]，并应用于生物观测以来，双光子显微镜凭借其优势，使人们可以在活体组织中研究细胞的真实状态与相互作用，从而在科研和临床检测中获得了广泛应用。在生物研究方面，双光子显微技术在神经生物学[2]、胚胎发育[3]、肿瘤及活体组织成像中发挥了重要的作用；在临床应用方面，无标记双光子内窥等方法和相关器械的发展为研究者提供了更丰富的诊断与检测手段。……