活体状态下对动物组织中不同种类细胞和蛋白的相互作用动态特性的监测，有望为免疫应答息息相关的病理和生理过程机制的研究提供依据。为了同时研究活体内多种细胞蛋白的动态信息，生物学家对显微成像方法提出了迫切的多色需求。尽管双光子激发荧光显微成像技术以其微米量级的三维成像能力、较深的穿透深度以及较低的光漂白性，能够提供活体组织细胞的高分辨监测能力，但是目前常用的钛蓝宝石激光器输出的光谱宽度难以有效的同步激发多色荧光团，使得双光子成像技术在活体上的研究受到了限制。　　利用现有的钛蓝宝石激光脉冲泵浦光子晶体光纤，通过非线性效应产生的连续光谱脉冲具有光谱宽、系统简单、可调谐性广等优点，可作为光源用于多色双光子激发显微成像。然而，光纤连续光谱脉冲应用于多色显微成像的道路上，仍然存在着巨大的挑战。首先，宽带光谱受到成像系统中的色散器件的限制，会发生严重的时域脉冲展宽，难以实现高效率的双光子荧光激发。其次，宽带光谱脉冲虽然能同时激发多种荧光团，但荧光团之间的串扰会使得探测通道难以对其进行区分。最后，由于钛蓝宝石激光器的波长范围位于近红外区域，所以其产生的连续光谱也都集中在700-1000nm，难以激发吸收光谱位于700nm以下的荧光团。　　本文主要研究了脉冲整形宽带光纤连续光谱，实现脉冲压缩和选择性激发，并应用于多色双光子显微成像，从而使得双光子荧光成像能够对多种荧光团进行激发和区分。本文的主要研究成果如下：　　第一，研究了如何对连续光谱进行脉冲整形实现脉冲时域压缩，从而增强双光子荧光激发效率。通过搭建了脉冲整形系统，对其中的核心器件空间光调制器进行了校准，使用脉冲内多光子干涉扫描方法，完成了对宽带连续光谱脉冲相位畸变的测量和校准工作，可以压缩脉冲宽度至傅里叶变换极限。该脉冲压缩方法不仅实现了增强了双光子荧光的激发效率，也为后续的相位整形工作提供了基础。　　第二，研究了基于相位整形的选择性激发方法以区分多种荧光团，从而实现多色显微成像。使用脉冲整形装置对光纤连续光谱进行相位整形，通过引入相位函数分别最优激发不同的荧光物质；使用简化的线性解谱方法，区分出不同的荧光信号，最终在活体小鼠模型上实现了四色的双光子显微成像。基于脉冲整形宽带光谱脉冲的选择性激发技术，可以同时监测更多的荧光团，将极大的拓展多色显微成像的应用范围。　　第三，研究了基于色散波效应的连续光谱产生机制，以实现可见光波段的双光子显微成像。通过研究泵浦波长即色散效应对色散波产生的影响，发现泵浦波长位于光纤反常色散区的零色散点附近，可以增强色散波效应，产生可见光波段的宽带连续谱光源。利用可见光波段激光脉冲对小鼠耳朵皮肤和肾脏组织进行了自体荧光双光子显微成像，分别获取NADH与色氨酸荧光图像。结果显示，可见光波段的连续谱脉冲进行双光子成像可以将非线性显微成像扩展至可见光波段，大大增加了双光子显微成像的应用范围。