We describe the basic principles of nonlinear optical microscopies based on two-photon excited fluorescence and on second-harmonic generation. Particular attention is given to the physical mechanisms underlying molecular second-harmonic generation, and the features unique to its signal contrast. We provide an overview of some applications of nonlinear microscopy including the visualization of molecular 'flip-flop' dynamics in membranes, high-resolution measurements of inter-membrane separations, and high-sensitivity membrane potential imaging. Future developments of nonlinear microscopy are briefly considered.
Nous decrivons les principes de base de la microscopie non lineaire : d'abord la fluorescence a deux photons qui est devenue une methode tres repandue dans les laboratoires, puis plus en detail, la microscopie du second harmonique en insistant sur les mecanismes physiques et le contraste specifique de cette detection. Nous discutons ensuite de quelques applications de la microscopie non lineaire comme la mesure de la dynamique des molecules polaires, la mesure de distance intermembranaires et l'imagerie potentiel membranaire. Nous concluons en evoquant quelques developpements futurs de la microscopie non lineaire.