非线性光学显微镜在过去几十年里已经成为生物医学研究的强大工具。这些无需标记、高分辨率且对样本损伤较小的成像技术在神经科学、细胞生物学和组织工程等多个领域都有广泛的应用。多光子显微镜中的二次谐波发生（S

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在癌症检测中，上皮组织发出的双光子激发荧光（TPEF）信号可以用于识别上皮细胞的形态功能变化。二倍频（SHG）信号主要显示细胞外的胶原蛋白结构，而三倍频（THG）可以清楚地显示癌症过程中细胞核的大小和形态，这些非线性光学显微镜的不同模态图像能为病理诊断提供重要的信息

法国一组研究人员发现，一种新的激光成像技术将有望确定哪些供体心脏适合移植。它不许需要进行冠状动脉造影，也无需使用可能会损害移植心脏的造影剂。

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微成像，允许无标记、非破坏分子成像，避免了标记对分子性质的影响，是细胞生物学中的重要研究工具。如图1所示，CARS成像需要泵浦光和斯托克斯光，两束光在空间和时间上重合，当二者之间的频率差与分子振动频率一致时，产生反斯托克斯光信号

在标准的双光子显微镜中，很难区分不同类型的细胞或结构。为了解决这个问题，目前是使用在光谱上可以区分的荧光染料标记要跟踪的结构，通过双光子荧光成像来区分细胞和结构。然而，这些有效的荧光团通常具有广泛分离