在当前的生物学研究中，双光子荧光显微成像因其高分辨率、厚组织成像能力以及低光损伤已经广泛应用于生物学的研究，利用多色荧光检测和分析在体细胞及分子的时空活动对于揭示复杂的生物学免疫过程有着重要的意义。但是，常用的飞秒激光器光源光谱带宽的限制以及多色荧光团的激发波段普遍不同，导致荧光团不能被同时充分激发，严重影响双光子荧光信号对比度。
武汉光电国家实验室付玲教授领导的研究组从光纤的非线性光学效应出发，研究了超连续谱产生过程中的演化规律，最终确定通过零色散点附近泵浦可以增强自相位调制效应从而获得更宽的连续谱。作者利用100fs的钛蓝宝石脉冲激光泵浦光子晶体光纤产生了700-900nm的高相干性连续光谱，该连续光谱能够覆盖大多数荧光蛋白及染料的最优激发波长。将该连续光谱结合色散补偿装置进行脉冲压缩获得了57fs的超短激发光脉冲，实验验证该激光脉冲能够同时有效的激发多色荧光团，从而实现多色双光子成像。利用光子晶体光纤连续光谱和脉冲压缩技术产生的超短脉冲光源，结合双光子显微技术建立新型的多色双光子显微系统，能够同时激发多色荧光标记物以实现多种细胞的同时检测，如实时监测多色标记的 T 细胞、B 细胞、DC细胞、巨噬细胞的形态和运行规律，为免疫学研究提供全新的研究手段和平台。
该项研究成果发表在IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2014 (vol. 20, Issue 2, 6800108, 2014)上。相关研究得到了国家重大科学研究计划项目(2011CB910401), 国家自然科学基金(61178077), 科技部支撑计划项目课题(2011BAI12B06), 武汉市青年科技晨光计划项目(201271031424)的资助。
上图分别为利用增强的自相位调制效应产生的宽带连续光谱及经过光栅对压缩后的脉冲时域宽度。下图为100fs钛蓝宝石激光器和光子晶体光纤连续谱分别作为激发光源对牛肺动脉内皮细胞进行双光子荧光成像的结果。可以看出，100fs激光光源由于其光谱带宽限制，无法同时充分激发多种荧光团。而利用压缩后的连续谱光源能够同时有效的激发多种荧光团。
