本发明公开了一种采用两种不同声速的声光偏转器组合进行二维高速扫描成像的双光子显微镜，包括高速扫描单元，所述高速扫描单元包括沿光路依次设置的三棱镜、竖直轴光偏转器和水平轴声光偏转器，其中，竖直轴光偏转器和水平轴声光偏转器的声速不相等。本发明使用快声速声光偏转器(声速大于3000m/s)进行快轴扫描，使用慢声速声光偏转器(声速小于1000m/s)进行慢轴扫描；两种声光偏转器协同完成二维的高速激光扫描，最终能在250×40图像像素下实现10000帧每秒的成像速度。本发明可应用于激光扫描显微成像、激光显示与记录系统、激光打印、激光加工等领域，具有很好的应用前景。