CRS成像对内源性化合物的灵敏度一般在1 ~ 10 mM之间。使用拉曼标签，通常具有更高的拉曼横截面，可以将灵敏度提高到~ 100 μ m范围。虽然令人印象深刻，但这一检测限往往高于细胞内小分子和代谢物的浓度。因此，如果能找到提高灵敏度的方法，CRS显微镜的应用空间将显著扩大。
提高相干拉曼成像灵敏度的方法
由于照射到样品表面的光功率受到样品损伤阈值的限制，提高CRS显微系统灵敏度的可行方法就是增加分子响应器的有效拉曼截面。对于内源性化合物，拉曼截面是分子的固有性质，当激发波长远离电子共振时，拉曼截面基本上不会改变。然而，对于外部探针，当电子共振出现在激励束的频率附近时，拉曼截面可以显著提高。
共振拉曼散射原理可应用到CRS系统的光激发中，达到相应提高分子浓度的检出限的作用。这一方法要求发色团表现出与电子共振良好耦合的振动模式。如受激拉曼散射系统(SRS)所示，当激发频率在电子跃迁附近调谐时，为荧光标记目的开发的荧光团显示高达
倍的振动响应的出色增强。结果是这种荧光探针可以通过CRS工艺在亚微米浓度下检测到。这是重要的，因为它开辟了在多标签样品中映射不同探针的可能性，不同探针的数量受限于拉曼线的带宽，而不是荧光的带宽。由于检测通道之间的串扰，在荧光显微镜中使用四个以上探针标记样品具有挑战性，而在共振增强SRS成像中，多探针标记可以扩展到数十个不同的探针。就多重成像而言，这种能力是一个巨大的胜利，因为许多细胞生物学研究需要多个分子参与者的可视化来揭示细胞内的过程和途径。
通过共振增强SRS提供的多路复用能力可以进一步推动到更低的探针浓度。通过让探针选择性仅由SRS激发过程决定，原则上可以放宽检测端的带宽。这意味着在拉曼跃迁之后，分子可以在第②步中被激发到发射电子状态，允许通过荧光发射有效地检测发色团。如果电子跃迁以成功的拉曼跃迁为条件，则可以根据其狭窄的拉曼带选择发色团，同时通过荧光检测策略提高探测灵敏度。这一过程被称为受激拉曼激发荧光(SREF)，它使检测浓度低至单分子限度的分子成为可能，SREF方法结合了SRS提供的多重成像优势和荧光显微镜的高灵敏度，使迄今为止仅使用这两种技术都无法进行的成像研究成为可能。
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