双光子吸收的原理及应用

　　通常我们接触到的光子吸收过程是电子吸收一个光子，从低能级跃迁到高能级，这两个能级能量之差恰好为光子能量。当光强足够强时，电子可以同时吸收两个光子，从低能级跃迁到高能级，从能量守恒可以发现，光子能量只需能级能量之差的一半，该过程即为双光子吸收。当然按照此原理，还有三光子、四光子等等多光子吸收过程，但是概率会很低。

　　足够的光强，意味着光子密度在时间和空间上高度集中。超快激光器拥有非常高的峰值功率，为实现双光子吸收提供了便利。往往我们用飞秒振荡器聚焦，就可以产生双光子吸收。

　　双光子吸收在光聚合、荧光成像和分子反应截面研究方面有很多应用。

　　如双光子聚合，利用光敏材料仅在激光光斑焦点处能量最强点固化，而光路上的材料不受影响，从而可以做出微流控芯片、波导等等微结构，加工精度可达几十个纳米。在生物医疗、微加工等等领域有巨大的应用前景。

 　  双光子荧光成像在生物领域已经有了广泛的应用。双光子激发波长较长，对生物分子的光毒性小，且能够穿透更深的标本。且仅在焦平面上才有吸收，成像空间分辨率高。

      应用双光子吸收产生荧光的过程，我们常常借助于Z扫描，测量分子反应截面，在化学领域应用较多。

　　总之，可以利用双光子吸收的高空间分辨率和飞秒激光的时间分辨率，为我们提供空间分布和时间信息。