Światło oddziałuje na tkanki i układy biologiczne. Pozwala to na rozwój rozmaitych metod diagnostycznych. Niektóre z nich, dzięki wykorzystaniu metod optyki nieliniowej umożliwiają osiągnięcie zdolności rozdzielczej nie ograniczonej przez dyfrakcję. Inne, dzięki odpowiedniemu zastosowaniu fotouczulaczy pozwalają na wykrywanie wczesnych stadiów chorobowych z dużą czułością.