La microscopie EO est une nouvelle méthode d'imagerie basée sur l'effet Pockels qui est une variante d'effet non-linéaire quadratique classiquement utilisée en modulation électrooptique. En appliquant un champ électrique connu, on mesure les propriétés non-linéaires du milieu pour un couple de fréquences laser-champ appliqué. L'approche inverse consiste à utiliser un matériau électooptique caractérisé par ailleurs pour mesurer le champ électrique. Il s'agit d'une mesure tout-optique sans contact, donc moins invasive que la méthode patch clamp usuelle, ce qui pourrait trouver une application importante dans la mesure de potentiel membranaire ou neuronal.

Comme en SHG, les propriétés EO s'expriment par un tenseur, dont les composantes peuvent être individualisées par une étude résolue en polarisations. Ces propriétés résultent en général de l'organisation collective de molécules dont la structure et le mode d'organisation sont anisotropes. En biologie, cette détermination tensorielle est particulièrement intéressante compte tenu du lien entre organisation moléculaire et fonctionnalités biologiques, comme par exemple dans les membranes cellulaires.

Un prototype de recherche de PLEOM de première génération a été développé au LPQM et appliqué avec succès à l'étude de certains matériaux artificiels, tels que des nano- ou des micro-structures à base de cristaux ferroélectriques (KTP et Niobathe de Lithium) ainsi que des membranes biomimétiques dopées en molécules non-linéaires. L'emphase est mise actuellement sur l'étude de cellules et de membranes biologiques, ainsi que sur les nanostructures à base de protéines.