大视场双光子显微镜可实现单个神经元的高分辨率成像、关联大脑区域的功能成像，在跨脑区活体脑皮层神经元活动观察方面不可替代。
双光子显微镜，荧光分子可以同时吸收二个长波长光子，受激后，发射出一个较短波长光子，检测效率提高。双光子显微镜具有组织穿透能力强、光学层析能力优、分辨率高等特点，在活体样本观察领域优势明显。但双光子显微镜视场直径小，限制了其应用范围进一步扩大，大视场双光子显微镜受到关注。
例如，视觉神经元分布范围较为广泛，包括初级视觉皮层、高级视觉皮层，传统双光子显微镜由于视野小，无法详细了解视觉皮层神经元活动，需要大视场双光子显微镜实现多区域同时成像。大视场双光子显微镜可实现单个神经元的高分辨率成像、关联大脑区域的功能成像，在跨脑区活体脑皮层神经元活动观察方面不可替代。
大视场双光子显微镜具有样本损伤极低、组织穿透能力强、分辨率高、图像对比度高、抗干扰性强等优点，是较厚组织样本、活动样本重要的显微成像仪器，被广泛应用在生命科学、基础医学、临床医学、药学、新材料、半导体材料等领域。其中在医学领域，大视场双光子显微镜可用于神经科学、心脑血管学、免疫学、肿瘤学、病毒学等方面，在疾病诊断、药物研发领域具有重要地位。
根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国大视场双光子显微镜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，2023年，全球双光子显微镜市场规模约为145.7亿元；预计2023-2029年，全球双光子显微镜市场将以10.9%的年复合增长率增长，到2029年市场规模将达到270.9亿元。大视场双光子显微镜作为双光子显微镜的发展趋势，市场空间正在不断增大。
新思界行业分析人士表示，在全球范围内，大视场双光子显微镜生产商主要有卡尔蔡司（Carl Zeiss）、布鲁克（Bruker）、奥林巴斯（Olympus）、徕卡（Leica）、尼康（Nikon）等。我国显微镜行业起步较晚，大视场双光子显微镜作为高端产品，技术含量高，国内生产商数量极少，市场需求对外依赖度大。但近年来我国大视场双光子显微镜技术进步迅速，科研院所中已有多款产品被开发问世。
例如，2021年1月，北京大学分子医学研究所与其他机构联合团队开发出第二代微型化双光子荧光显微镜FHIRM-TPM 2.0，可获取大脑动态功能图像；2023年2月，神舟十五号航天员乘组使用该团队研制的空间站双光子显微镜成功开展在轨验证实验任务。2022年2月，中国科学院深圳先进技术研究院团队提出了一种可突破物镜标定视场极限的大视场高分辨双光子成像技术。
