雙光子激發(fā)熒光顯微鏡是生命科學(xué)研究中的重要觀測儀器。但現(xiàn)有的商品化雙光子顯微鏡受限于其較低的成像速度（數(shù)幀/秒），而不能應(yīng)用于觀測亞毫秒以內(nèi)的快速生物網(wǎng)絡(luò)動態(tài)活動，造成在神經(jīng)回路功能、蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能等當前國際生命科學(xué)前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域缺乏有效的觀測手段。采用聲光偏轉(zhuǎn)器對飛秒激光進行隨機掃描，可將隨機掃描速度提高至10微秒/像素，在此基礎(chǔ)上建立的快速隨機掃描雙光子顯微成像裝置，可實現(xiàn)KHz量級的成像速度，并可進一步提高。從而為上述研究提供全新的觀測手段。

 然 而，用聲光偏轉(zhuǎn)器掃描飛秒激光存在嚴重的色散效應(yīng)。其時間色散使得脈沖展寬，峰值功率下降，而空間色散使得光斑變形，難以聚焦，這兩種效應(yīng)都會嚴重降低雙 光子成像的分辨率和信噪比。飛秒激光經(jīng)角色散后的傳輸規(guī)律的研究是解決飛秒激光聲光掃描色散問題的理論基礎(chǔ)，但這一研究長期未有進展，從而導(dǎo)致基于聲光偏 轉(zhuǎn)器的快速隨機掃描雙光子顯微成像技術(shù)一直停滯不前。

 武漢光電國家實驗室曾紹群教 授課題組深入地研究了飛秒激光經(jīng)角色散后的傳輸規(guī)律這一理論問題，完整描述了飛秒高斯光束經(jīng)角色散后的脈寬演化規(guī)律，進行了實驗驗證并揭示了其演化機制。 基于這一新理論精確描述了飛秒激光聲光掃描時輸出脈寬隨傳輸距離、聲光器件工作頻率、晶體材料、初始啁啾的變化關(guān)系（相關(guān)內(nèi)容已發(fā)表在Optics Letters, 32, 1180 (2007); Optics Express, 15, 4726 (2007)）。

 最 近，曾紹群課題組又完整描述了飛秒高斯光束經(jīng)角色散后的光斑演化規(guī)律，獲得任意傳輸距離處的光斑展寬解析式，進行了實驗驗證并揭示了其演化機制。該工作一 方面促進了飛秒光學(xué)傳輸理論的發(fā)展，另一方面，結(jié)合該課題組之前進行的有關(guān)角色散引起脈沖展寬的研究工作，使得飛秒激光經(jīng)聲光掃描后的光斑形狀和脈沖寬度 可以被精確預(yù)測和控制，極大地促進了飛秒激光聲光掃描在雙光子顯微成像及微細加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。