双光子激发荧光显微镜是生命科学研究中的重要观测仪器。但现有的商品化双光子显微镜受限于其较低的成像速度（数帧/秒），而不能应用于观测亚毫秒以内的快速生物网络动态活动，造成在神经回路功能、蛋白质网络功能等当前国际生命科学前沿热点研究领域缺乏有效的观测手段。采用声光偏转器对飞秒激光进行随机扫描，可将随机扫描速度提高至10微秒/像素，在此基础上建立的快速随机扫描双光子显微成像装置，可实现KHz量级的成像速度，并可进一步提高。从而为上述研究提供全新的观测手段。

然而，用声光偏转器扫描飞秒激光存在严重的色散效应。其时间色散使得脉冲展宽，峰值功率下降，而空间色散使得光斑变形，难以聚焦，这两种效应都会严重降低双光子成像的分辨率和信噪比。飞秒激光经角色散后的传输规律的研究是解决飞秒激光声光扫描色散问题的理论基础，但这一研究长期未有进展，从而导致基于声光偏转器的快速随机扫描双光子显微成像技术一直停滞不前。

武汉光电国家实验室曾绍群教授课题组深入地研究了飞秒激光经角色散后的传输规律这一理论问题，完整描述了飞秒高斯光束经角色散后的脉宽演化规律，进行了实验验证并揭示了其演化机制。基于这一新理论精确描述了飞秒激光声光扫描时输出脉宽随传输距离、声光器件工作频率、晶体材料、初始啁啾的变化关系（相关内容已发表在Optics Letters, 32, 1180 (2007); Optics Express, 15, 4726 (2007)）。

最近，曾绍群课题组又完整描述了飞秒高斯光束经角色散后的光斑演化规律，获得任意传输距离处的光斑展宽解析式，进行了实验验证并揭示了其演化机制。该工作一方面促进了飞秒光学传输理论的发展，另一方面，结合该课题组之前进行的有关角色散引起脉冲展宽的研究工作，使得飞秒激光经声光扫描后的光斑形状和脉冲宽度可以被精确预测和控制，极大地促进了飞秒激光声光扫描在双光子显微成像及微细加工等领域的应用。此项工作发表在Optics Letters, 33, 128 (2008)。

该研究工作得到了国家自然科学基金委和国家科技部的资助。