荧光光谱技术已经成为一种重要的生物医学检测手段,被广泛的应用于实际生活中。通过对荧光光谱测量可以对待测样品进行成分分析,而通过对样品的荧光寿命进行测量可以对多组分重叠荧光团进行有效分析,并获得较高分辨率的荧光图像。但是传统的双光子荧光显微成像技术无法对复杂待测样品进行多光谱成分多个复杂区域的快速荧光信息获取。如果仅仅采用激光器作为光源对整个样品区域进行全场激发成像,系统具有较差的时间分辨率,同时对感兴趣区域以外的样品产生光损伤,降低系统的光能的利用率。本文提出一种基于超连续谱光源的多色多光子激发荧光显微成像技术以及一种基于时间聚焦技术的多区域多光子激发荧光显微成像技术。多色多光子技术基于超连续谱光源,能够对含多种荧光团样品,实现最佳激发效率下的样品的多种成分快速激发成像。多区域多光子技术根据感兴趣区域形状,通过空间光调制器调制激发光产生匹配的激发图案,闪耀光栅实现时间聚焦宽场照明样品,最后利用面阵CCD记录荧光信号。该技术可以在不损伤其他部分生物样品的情况下,对多个感兴趣区域进行寻址匹配成像,同时具有很高的时空分辨率。论文主要内容主要包括以下几个部分:1.介绍了了荧光显微技术的优缺点和国内外目前的研究现状。2.介绍了双光子荧光技术的理论基础、空间光调制器的工作过程以及时间聚焦技术理论基础。3.多色双光子激发荧光显微成像技术研究,主要介绍了超连续谱光源的搭建以及基于超连续谱光源的多色双光子荧光显微成像技术,最后基于我们提出的多色双光子激发荧光系统对Leica铃兰根茎样片实现多色多光子激发荧光成像。4.多区域多光子显微成像研究,主要是介绍了多区域寻址时间聚焦双光子荧光显微技术,实验系统的设计和搭建及分辨率标定。最后基于我们提出的多区域多光子显微成像系统,对罗丹明染色的Hella细胞、花粉细胞等生物样品的多光子激发荧光图像。验证了实验系统具有广阔的应用前景。