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       光子桥接双光子激发的基本原理是：在高光子密度的情况下，荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子，在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后，发射出一个波长较短的光子；其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。光子桥接双光子激发需要很高的光子密度，为了不损伤细胞，双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量，其脉冲宽度只有 100飞秒，而其频率可以达到 80 至 100 兆赫。在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时，物镜的焦点处的光子密度是Z 高的，双光子激发只发生在物镜的焦点上，所以双光子显微镜不需要共聚焦针孔，提高了荧光检测效率。

       光子桥接双光子激发是使量子点连续吸收两个光子的能量达到激发态，这样可以使用波长较长的近红外或红外光来激发，减少散射光导致的能量损失。在波长为900nm的激发光激发下，透过表皮可以清晰地观察到量子点标记的毛细血管，而利用荧光素标记的对比图像清晰度则差很多。

       Kim等合成了荧光发射波长在近红外区的CdTe/CdSe型量子点，并用这种量子点进行了淋巴腺结点的深层成像，他们发现只需要注射400pm的近红外量子点就可以获得深度达到1cm以下的淋巴组织的图像。这种成像技术可以作为指导癌症外科手术的一种辅助工具。