第一，对生物厚标本（可达8MM）和活体标本（如小鼠、猴子、斑马鱼等）的在体亚细胞水平的观察和分析。由于双光子激光器采用波长在600~1000nm的红外光对标本进行激发和照明，具有穿透能力强，对样品损伤小等特点，相对于常规的扫描共聚焦显微镜而言，其更适合于厚标本和活体标本的直接观察，且分辨率水平可以到达亚细胞水平，具有高分辨率、深穿透力的特点。第二，空间定点观察和刺激。由于多光子成像的激发特点，只有在焦点附近的极小区域才发生激发，其具有的空间分辨率水平更适合于开展光活化，光诱导，同步光刺激等实验。将显微从光学观察和成像平台变成光学试验平台，特别是进行空间定点光刺激、光漂白等双光子与共聚焦的组合，为科学研究提供最前沿的光学检测分析设备。第三, 多维图象的获得：如X，Y，Z，λ，t)， xyt 、xzt 和xt 扫描,时间序列扫描旋转扫描、区域扫描、光谱扫描、同时方便进行图像处理。 第四,离子测量功能：细胞内离子荧光标记，单标记或多标记，检测细胞内如PH和钠、钙、镁等离子浓度的比率测定及动态变化。第五,多重荧光观察：荧光标记的活细胞或切片标本的活细胞生物物质，膜标记、免疫物质、免疫反应、受体或配体，核酸等观察。