本发明涉及一种圆偏振孤子产生装置及多光子显微成像系统，该圆偏振孤子产生装置包括位于同一光路上的泵浦激光器、第一四分之一波片、第一聚焦透镜以及光纤，其中，所述泵浦激光器产生的线偏光经过第一四分之一波片后转变为圆偏光，圆偏光经过所述聚焦透镜后耦合到所述光纤内，圆偏光经过所述光纤后转变为圆偏振孤子。通过第一四分之一波片，使线偏光变为圆偏光，再将圆偏光经过光纤后变成圆偏振孤子。经过试验证明，在同等条件下，圆偏振孤子的能量是线偏振孤子能量的1.56倍，使得多光子信号能够在大脑中传输的更远，从而使人类能够进一步探索大脑深层的组织，进而解开大脑神秘的面纱。