在高光子密度的情况下，荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子，在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后，发射出一个波长较短的光子。配合相应波长的荧光染料或荧光蛋白则可实现双光子荧光显微。双光子显微镜的优势在于：1. 漂白局限于焦点处：因为荧光激发只发生在物镜的焦点上，所以相对于激光共聚焦显微技术就不需要共聚焦针孔了。这样提高了光的检测，而且光漂白只发生在焦点上。焦点外的光漂白和光损伤很小。2. 提高信噪比。激发光波长和发射光波长具有很大的差别，提高了信噪比 。3. 更容易穿透标本：红外波长的光不易被细胞散射，能穿透更深的标本。 昊量光电为双光子显微、多光子显微提供各种关键部件，双光子用780nm、920nm、1030nm飞秒激光器，三光子用1300nm、1550nm、1700nm飞秒激光器、多光子专用空间光调制器，显微光学自适应系统，钛宝石飞秒激光器、及配套功率调节用电光调制器（普克尔盒），色散补偿器，空心光子晶体光纤，自相关仪等。
