本發(fā)明公開了一種基于束縛態(tài)光孤子的雙頻CARS測量裝置和方法，該裝置至少包括依序連接的飛秒激光器(1)、超短脈沖分束調節(jié)部分、斯托克斯光脈沖產(chǎn)生及傳輸光路、泵浦光傳輸光路、合束鏡(15)和CARS顯微成像系統(tǒng)(16)；基于超短脈沖在高非線性光子晶體光纖中傳輸時的孤子自頻移效應和雙折射效應，產(chǎn)生時域重疊而波長分離的束縛態(tài)光孤子。該束縛態(tài)光孤子用作CARS系統(tǒng)的斯托克斯光脈沖時，可以同時與泵浦光脈沖作用，實現(xiàn)對兩個待測分子共振頻率的同時激發(fā)和檢測。本發(fā)明簡化了傳統(tǒng)傳統(tǒng)CARS測量系統(tǒng)系統(tǒng)結構，降低了系統(tǒng)成本，提高了CARS系統(tǒng)的化學選擇性成像能力和多分子同時檢測能力。