多光子显微成像技术是近年来科学家们进行生物活体成像的主要方法，可实现观测生物组织深层次、活动的生理状况，广泛应用于神经科学、胚胎学、肿瘤学的研究，是生命科学研究的重要实验设备。当前的所谓多光子显微镜，仅以双光子为主，三光子显微成像技术还没有被商业化。

与双光子相比，三光子荧光显微成像技术的优势在于有更深的穿透深度，可以探索更深层次的生命活动。双光子在鼠脑成像的深度极限在700μm，只能实现对老鼠大脑皮层的观察；体实验显示三光子显微镜可以观察到海马回的神经细胞，大约在颅骨下1360μm，即进入海马回400μm。

目前，生物医学研究用的高端显微镜市场被几家巨头主导（如德国Zeiss、日本Olympus）。双光子成像所用的飞秒脉冲激光器都为Spectrum Physics 和Coherent两家垄断。仅仅在2011年上半年中国总的进口显微镜总价就达到1.3亿美元。过去两年内双光子激光发生器的进口量超过200台，总价值超过3000万美元。Olympus截至到2013年在中国共售出双光子显微镜系统61台。

本项目设计的三光子显微镜由飞秒光纤激光器、激光整理光路和多光子显微镜组成。项目基于已有的技术基础，研发专用红外飞秒激光器和激光整理光路，并对双光子荧光显微镜进行改造，使其适合三光子显微成像。

本项目的成功，可以使国内在多光子显微镜领域实现弯道超车，不仅使我国在生物成像领域达到世界先进水平，而且可以极大提高我国生命科学的研究水平。