Second harmonic (SH) microscopy has proven to be a powerful imaging modality over the past years due to its intrinsic advantages as a multiphoton process with endogenous contrast specificity, which allows pinhole-less optical sectioning, non-invasive observation, deep tissue penetration, and the possibility of easier signal detection at visible wavelengths. Depending on the relative orientation between the polarization of the incoming light and the second-order susceptibility of non-centrosymmetric structures, SH microscopy provides the unique capacity to probe the absolute molecular structure of a broad variety of biological tissues without the necessity for additional labeling. In addition, SH microscopy, when working with polarimetry, provides clear and in-depth insights on the details of molecular orientation and structural symmetry. In this review, the working principles of the polarization resolving techniques and the corresponding implements of SH microscopy are elucidated, with focus on Stokes vector based polarimetry. An overview of the advancements on SH anisotropy measurements are also presented. Specifically, the recent progresses on the following three topics in polarization resolved SH microscopy will be elucidated, which include Stokes vector resolving for imaging molecular structure and orientation, 3-D structural chirality by SH circular dichroism, and correlation with fluorescence lifetime imaging (FLIM) for in vivo wound healing diagnosis. The potentials and challenges for future researches in exploring complex biological tissues are also discussed.

中文翻译：

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偏振分辨二次谐波显微镜。

在过去的几年中，二次谐波（SH）显微镜已被证明是一种强大的成像方式，这是因为它具有作为多光子过程的固有优势，具有内生的对比特异性，可实现无针孔光学切片，无创观察，深层组织穿透和在可见波长处更容易检测信号的可能性。根据入射光的偏振和非中心对称结构的二级敏感性之间的相对取向，SH显微镜提供了独特的能力，可以探测多种生物组织的绝对分子结构，而无需额外的标记。此外，SH显微镜在进行偏光测定时，可提供有关分子取向和结构对称性细节的清晰而深入的见解。在这篇综述中，阐明了偏振分辨技术的工作原理以及SH显微镜的相应工具，重点是基于Stokes矢量的偏振仪。还概述了SH各向异性测量的进展。具体来说，将阐明偏振分辨SH显微镜在以下三个主题上的最新进展，包括用于分子结构和取向成像的Stokes矢量分辨，SH圆二色性的3-D结构手性以及与荧光寿命成像（FLIM）的相关性。用于体内伤口愈合诊断。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。阐明了偏振分辨技术的工作原理以及SH显微镜的相应实现，重点研究了基于Stokes矢量的偏振技术。还概述了SH各向异性测量的进展。具体来说，将阐明偏振分辨SH显微镜在以下三个主题上的最新进展，包括用于分子结构和取向成像的Stokes矢量分辨，SH圆二色性的3-D结构手性以及与荧光寿命成像（FLIM）的相关性。用于体内伤口愈合诊断。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。阐明了偏振分辨技术的工作原理以及SH显微镜的相应实现，重点研究了基于Stokes矢量的偏振技术。还概述了SH各向异性测量的进展。具体来说，将阐明偏振分辨SH显微镜在以下三个主题上的最新进展，包括用于分子结构和取向成像的Stokes矢量分辨，SH圆二色性的3-D结构手性以及与荧光寿命成像（FLIM）的相关性。用于体内伤口愈合诊断。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。还概述了SH各向异性测量的进展。具体来说，将阐明偏振分辨SH显微镜在以下三个主题上的最新进展，包括用于分子结构和取向成像的Stokes矢量分辨，SH圆二色性的3-D结构手性以及与荧光寿命成像（FLIM）的相关性。用于体内伤口愈合诊断。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。还概述了SH各向异性测量的进展。具体来说，将阐明偏振分辨SH显微镜在以下三个主题上的最新进展，包括用于分子结构和取向成像的Stokes矢量分辨，SH圆二色性的3-D结构手性以及与荧光寿命成像（FLIM）的相关性。用于体内伤口愈合诊断。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。与荧光寿命成像（FLIM）进行体内伤口愈合诊断的相关性。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。与荧光寿命成像（FLIM）进行体内伤口愈合诊断的相关性。还讨论了探索复杂生物组织的未来研究的潜力和挑战。