光声显微成像技术有机地结合了光学成像和声学成像的优点，可以提供深层组织的高分辨率和高对比度的图像，并且光学信号携带了生物组织的光吸收特性的信息，光吸收特性又与组织的病变状态等密切相关，所以光声成像技术在医学上的应用成了研究的热点。目前，多数光声显微成像技术都是依赖于样品的光学吸收特性，比如大脑皮层下的血管系统、皮肤组织下的血管系统的光声显微成像都依赖于这些组织中光吸收特性较强的物质进行成像，譬如血红蛋白。该技术可以提供样品的免标记、高分辨率以及高穿透深度的光声显微图像。基于单光子吸收的光声显微成像技术的研究已取得了很大的进展。　　相比单光子光声显微成像技术，双光子显微成像技术由于采用波长较长的红外激光作为激发光源，所以能实现生物组织中深层物质的层析成像;并且只在焦点很小的范围内才有双光子吸收，无需聚焦针孔就能得到样品的高清晰图像，对活体细胞的光损伤以及光毒性较小，具有更高的横向分辨率和纵向分辨率。　　目前，已有的双光子光声显微成像都是通过双光子吸收较强的造影剂对样品进行标记，得到标记物在样品中的双光子吸收分布图像，并非通过激发样品本身的对双光子选择激发较强的物质得到的双光子吸收分布图，成像分辨率较低，对比度较差。基于以上分析，为了实现细胞水平免标记样品的双光子光声显微图像，提高成像的对比度以及分辨率，我们结合自制微腔光声探测器与激光扫描技术，通过激发样品中对双光子吸收较强的物质，探测物质激发的双光子光声信号，并进行图像重构，从而得到免标记样品的双光子光声显微图像。　　本论文主要完成的工作如下:　　第一，从波动方程角度出发，导出固体介质中的双光子光声信号表达式，系统地阐明双光子光声效应，得出固体样品中的双光子光声信号与入射激光能量的平方成正比的结论。而为了获取具有双光子吸收的生物细胞水平的样品，我们通过查阅文献，得出罗丹明B跟叶绿素都具有双光子吸收效应。因此，结合双光子荧光光谱仪研究标记罗丹明B的绿萝表皮细胞以及免标记狗尾草表皮细胞的双光子荧光光谱，验证两种样品都具有双光子吸收效应，成功制备具有双光子吸收特性的细胞水平的实验样品。　　第二，从光声信号的产生机理出发，简述微腔探测技术的理论模型，根据该模型，设计一种新型高灵敏度的微腔光声探测器，以探测样品激发出来的微弱的双光子光声信号。并在此基础上，搭建了用于研究样品双光子光声信号特性曲线的实验系统，并应用该实验系统，成功地探测到标记有罗丹明B的绿萝表皮细胞和无标记狗尾草表皮细胞产生的双光子光声信号，得到两种样品的双光子光声信号随入射光功率变化的特性曲线。　　第三，结合二维扫描振镜，完成了整个激光扫描双光子光声显微镜成像系统的硬件、软件搭建以及调试。应用该成像系统成功地获取标记罗丹明B的绿萝表皮细胞的双光子光声显微图像以及免标记狗尾草表皮细胞的双光子光声显微图像，图像结构清晰，对比度高，证明了该双光子光声显微镜具有对生物组织进行免标记细胞水平成像的能力。