双光子显微术因其优异的特性—包含自发性的光层析、较低的光漂白与光损伤、较佳的成像对比度以及较深的成像深度，近年来在生物医学领域上，吸引了不少学者的高度兴趣。

本文对随机扫描双光子显微镜中飞秒激光传输特性进行了系统深入的研究，完整解决了这一理论问题，发现了空间与时间色散通过角色散耦合的规律，为空间与时间色散同时补偿的方案提供了理论依据，基于此原理的单个角色散器件同时补偿空间和时间色散的方案高效解决了声光偏转器的色散补偿这一核心难题，为建立随机扫描双光子显微成像装置并应用于神经学研究奠定了基础：阐明了飞秒激光经角色散后的光斑展宽规律，获得任意传输距离处的光斑解析式，精确预测了声光偏转器对飞秒激光的光斑展宽，并揭示了光斑展宽的物理机制。