钙离子是细胞内重要的第二信使，调节基因转录、能量合成及细胞增殖和凋亡等功能。细胞膜与细胞器上钙相关蛋白协同作用，形成复杂而有序的钙信号网络。在亚细胞结构上特异性激活与抑制某个钙相关蛋白而不影响其他蛋白及其他细胞器能够极大促进亚细胞结构钙信号调节机制及相关功能研究。然而，由于药物在细胞内的自由扩散及蛋白在细胞内的广泛表达，药物的分子特异性及空间特异性有限，因此基于激光的钙信号调节方法得到发展。主要讨论了光解锁笼、光遗传以及全光调控三种基于激光的高空间分辨率的细胞内钙信号调控技术的优点及局限性。理论上，它们对细胞的刺激可以局限在亚微米区域。特别地，分析阐述了基于多光子激发的低功率近红外飞秒激光调控细胞内钙信号的新型技术与机制。

飞秒激光以其独特和优良的光学性质，为生物光子学的研究带来了全新的研究领域和技术手段。在细胞和分子生物学的研究中，飞秒激光可以精确地在亚细胞或衍射极限水平上对细胞实现精确的刺激和操作。对于飞秒激光调控人类细胞内钙信号这一全新的现象进行了回顾和综述，讨论了飞秒激光释放细胞钙存储的可能机制，分析了飞秒激光释放细胞钙信号的物理和生理过程，在细胞生物学和分子生物学的水平上探讨了细胞对飞秒激光刺激的应激反应可能的原理，并阐述了由此而来的一系列后续分子和生理过程。这种纯光学的分子信号调节对于相关细胞信号通路的研究具有重要意义，并有望进一步应用于基于飞秒激光的基因表达调节和干细胞分化的研究。