基本概念
吸收截面指入射粒子被靶核吸收的概率，为总截面与散射截面之差。吸收截面的量纲和面积相同。截面的几何意义是：当两个微观粒子（或粒子系统）碰撞合并时，如果把其中一个看作是点粒子，把碰撞时的相互作用等效成某种极短程的接触作用合并时，吸收几率应正比于沿运动方向来看另一粒子（或粒子系统）等效的几何截面，这个几何截面就是吸收截面。物质的光子吸收截面即某物质分子与光子的相互左右的发生概率。
公式推导
双光子吸收截面的推导主要来自参考文献2。以下推导都建立在在单中间能级近似条件下。即能级结构简化为如下图所示，仅包括能级基态、中间态和激发态。
图 1 单能级近似假设
双光子吸收截面公式
，
为为从基态跃迁至中间态，以及从中间态跃迁置激发态的单光子吸收截面，吸收截面数量级在
至
左右。
为中间态持续时间，根据量子力学不确定原理：
其中
和
分别为转换频率和入射光激发频率。其量级在在
到
之间。带入到上述吸收截面公式中，我们可以估计出双光子吸收截面约
。了纪念德裔物理学家Maria Goppert-Mayer 在双光子理论的贡献，将
称为1GM 。
单光子，双光子和三光子吸收截面公式及估计值如下表1所示：
图 1 多光子吸收截面公式及其估计值
双光子吸收截面要小于单光子几十个数量级,因此双光子荧光成像只有在更高的能量密度下才能发生。因此需要高峰值功率的飞秒秒冲激光器来激发样本，需要高灵敏探测器来接受荧光信号。
参考文献
[1] https://baike.baidu.com/item/吸收截面/1587625?fr=aladdin
[2] Xu C , Webb W W . Multiphoton Excitation of Molecular Fluorophores and Nonlinear Laser Microscopy[J].
[3] Nag A , De A K , Goswami D . Two-photon cross-section measurements using an optical chopper: Z-scan and two-photon fluorescence schemes[J]. Journal of Physics B Atomic Molecular & Optical Physics, 2009, 42(6):184-184.
[4] Kobat D, Schaffer C B, Xu C. Comparison of two-photon imaging depths with 775 nm excitation and 1300 nm excitation[J]. 2009, 7183.
[5] Marius Albota, David Beljonne, Jean-Luc Brédas,等. Theoretical Design of Organic Chromophores with Large Two-Photon Absorption Cross-Sections[M]. Springer Netherlands, 2000.
