對于雙光子(2P)成像，散焦和近表面熒光激發是兩個相對較大的深度限制因素，而對于三光子(3P)成像，這兩個問題**減少。然而，由于熒光團的吸收截面遠小于2P，三光子成像需要更高的脈沖能量才能獲得與2P相同激發強度的熒光信號。功能性3P顯微鏡比結構性3P顯微鏡要求更高，后者需要更快的掃描速度以便及時采樣神經元活動。為了在每個像素的停留時間內收集足夠的信號，需要更高的脈沖能量。復雜的行為通常涉及大規模的大腦神經網絡，這些網絡既有本地連接，也有遠程連接。為了將神經元的活動與行為聯系起來，需要同時監測***分布的超大型神經元的活動。大腦中的神經網絡將在幾十毫秒內處理輸入的刺激。為了理解這種快速神經元動力學，MPM需要快速成像神經元的能力。快速MPM方法可分為單束掃描技術和多束掃描技術。多光子顯微鏡適用于動物大腦皮層深層（400微米）細胞的形態、生理學研究。美國靈長類多光子顯微鏡峰值功率密度

細胞在受到外界刺激時，隨著刺激時間的增長，即使刺激繼續存在，Ca2+熒光信號不但不會繼續增強，反而會減弱，直至恢復到未加刺激物時的水平。對于細胞受精過程中Ca2+熒光信號的變化情況，研究發現，配了在粘著過程中，Ca2+熒光信號未發生任何變化，而配子之間發生融合作用時，Ca2+熒光信號強度卻會出現一個不穩定的峰值，并可持續幾分鐘。這些現象，對研究受精發育的早期信號及Ca2+在卵細胞和受精卵的發育過程中的作用具有重要的意義。在其它一些生理過程如細胞分裂、胞吐作用等，Ca2+熒光信號強度也會發生很強的變化。離體多光子顯微鏡準確定位從產品類型及技術方面來看，正置顯微鏡占據絕大多數市場。

多光子顯微鏡的前景巨大作為一個多學科交叉、知識密集、資金密集的高技術產業，多光子顯微鏡涉及醫學、生物學、化學、物理學、電子學、工程學等學科，生產工藝相對復雜，進入門檻較高，是衡量一個國家制造業和高科技發展水平的重要標準之一。過去的5年，多光子顯微鏡市場集中，由于投產生產的成本較高，技術難度大，目前涌現的新企業不多。顯微鏡作為一個傳統的高科技行業，其作用至今沒有被其他技術顛覆，只是不斷融合并發展相關技術，在醫療和其他精密檢測領域發揮著更大的作用。顯微鏡的商業化發展已進入成熟期，主要需求來自教學、生命科學的研究及精密檢測等，全球市場呈現平緩的增長態勢。然而，**、、顯微鏡產品（如多光子顯微鏡、電子顯微鏡）正拉動市場需求，多光子顯微鏡市場發展潛力巨大。

通過添加FACED模塊，可以將基于標準振鏡的現有2PM輕松轉換為千赫茲成像系統。FACED雙光子熒光顯微鏡遵循光柵掃描，需要很少的計算處理，在稀疏或密集的標記樣本中均可以使用，并且不受串擾的影響，而且對整個圖像平面采樣后可以進行運動校正。實驗中沒有觀察到光損傷的跡象，此外，子脈沖延遲到達相同的樣品位置，能為熒光團提供充足的時間使其從易于破壞的暗態返回到基態，可以明顯減少光漂白。使用現有的傳感器，FACED雙光子熒光顯微鏡可以提供足夠的速度和靈敏度來檢測神經元過程中的鈣瞬變和谷氨酸瞬變，以及來自細胞體的尖峰和亞閾值電壓。該組使用基于FACED的2PM顯微鏡，在小鼠大腦中實現了千赫茲速率的神經活動成像。在物鏡平均激光功率為10-85mW下，他們測量了清醒小鼠中V1神經元的自發性和感覺誘發性的超閾值和亞閾值電位活動。全球多光子顯微鏡主要生產地區分析，包括產量、產值份額等。

首代小型化雙光子顯微鏡在國際上獲得小鼠自由行為過程中大腦神經元和突觸的動態圖像后，我們成功研制了第二代小型化雙光子顯微鏡。它具有更大的成像視野和三維成像能力，可以清晰穩定地對自由活動小鼠三維腦區的數千個神經元進行成像，實現對同一批神經元的一個月追蹤記錄。通過對微光學系統的重新設計系統的。微物鏡工作距離延長至1mm，實現無創成像。內嵌可拆卸的快速軸向掃描模塊，可采集深度180微米的3D體成像和多平面快速切換的實時成像。該掃描模塊由一個快速的電動變焦透鏡和一對中繼透鏡組成，在不同深度成像時可保持放大倍率恒定。其變焦模塊重量，研究人員可根據實驗需求自由拆卸。此外，新版微型化成像探頭可整體即時拔插，極大地簡化了實驗操作，避免了長周期實驗時對動物的干擾。在重復裝卸探頭同一批神經元時，視場旋轉角小于，邊界偏差小于35微米。多光子激光掃描顯微鏡采用波長較長的紅外激光,能量脈沖式激發,紅外光比可見光在生物組織中的穿透力更強。布魯克多光子顯微鏡供應商

多光子顯微鏡中，極短的激光脈沖聚焦在樣品上的緊密點上，激發熒光團產生圖像。美國靈長類多光子顯微鏡峰值功率密度

在多光子顯微鏡（也稱為非線性或雙光子顯微鏡）中，以兩倍正常激發波長照射樣品。更長的波長是有利的，因為它們可以更深地穿透樣品進行3D成像，并且因為它們不會損壞樣品，從而延長樣品壽命。為了實現多光子激發，照明光束在空間上聚焦（使用光學器件），同時使用高能短脈沖激發光束以提高兩個（或更多）光子同時到達同一位置（即熒光團分子）的概率。多光子顯微技術的例子包括二次諧波產生(SHG)、三次諧波產生(THG)、相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)和受激發射耗盡(STED)顯微技術。由于這些技術中的每一種都使用脈沖激光器，因此選擇能夠比較大限度地減少脈沖色散的光學組件很重要，并且激光反射二向色鏡應具有低GDD特性。美國靈長類多光子顯微鏡峰值功率密度