非线性显微成像是利用光源与成像样品之间的非线性作用,进而产生信号光来成像,这种成像方式将信号光的激发限制在聚焦焦点附近,排除了其他位置杂散光的影响,能显著提升成像分辨率。而双光子显微成像作为其中最广泛的一种非线性成像方式,应用于医疗诊断,生物研究等多个领域,随着GFP荧光蛋白多种变体的出现,适用于这些荧光标记物的920nm波段双光子成像研究尤为重要。传统的双光子非线性成像过程中,由于激发光路和探测光路同轴,容易受到光漂白和光毒性等不良影响,并且点扫描三维成像的方式导致其成像速度较慢,不容易捕捉快速变化的图像。将光片照明和双光子成像结合,能减小光漂白光毒性,且成像速度极大提升。光片成像过程中为保证高成像速度,往往轴向分辨率过低,本系统加入点探测成像以获取轴向高分辨率图像。除此之外,高斯光照明的光片具有视场不均匀的问题,本系统引入贝塞尔光照明,使成像视场均匀。多种模态成像方式的结合使系统具有高分辨,高成像速度的,视场均匀的特点。系统方面,本文搭建了920nm多模态双光子非线性成像系统。照明光路利用920nm波段的飞秒脉冲激光器作为光源,结合空间光调制器可以实现高斯光和贝塞尔光两种照明方式,使用两个方向的振镜实现扫描。探测光路具有光片和点探测两个模式,对于光片探测模式,x振镜实现光片照明,z振镜结合高速变焦透镜进行轴向扫描,最终实现三维扫描。对于点探测模式,两振镜实现x-z视场的二维扫描,设计了两个振镜与点探测之间的时序关系,以获得准确的二维图像。实验方面,首先利用该系统进行荧光微球成像,以测试系统的视场和分辨率,根据成像结果得到成像视场为770μm×770μm×324μm,光片模式的横向分辨率为0.767μm,轴向分辨率为5.83μm,而点探测模式的分辨率为2.12μm。然后对EGFP标记血的斑马鱼血管成像,验证了本系统高分辨成像的能力;对斑马鱼心脏成像验证了系统高速成像能力。最后验证使用空间光调制器扩展光片视场的均匀性,结果表明贝塞尔光照明将原本集中在视场中心的荧光激发均匀扩展到整个成像视场。