太赫兹时域光谱同时兼顾低频和高频端，可以同时得到样品的高频和低频的光谱响应。提供分子的基本结构信息，轻分子转动频率，大分子和许多官能团的振动模式也都落在太赫兹波段，而且生物分子的许多谐振频率也分布在太赫兹波段。

飞秒激光微加工技术作为一种新兴的加工技术，具有非接触、效率高、加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维结构微加工等传统技术无法比拟的诸多优点，其应用领域相当广泛。

超快光谱技术常被应用于研究物质的激发态过程。一般分子原子中发生的大多数物理效应，如原子核的运动、化学键的扭转等均发生在飞秒到皮秒时间范围内，电荷分离和转移、能量传递等发生在飞秒到纳秒范围，而发光材料的荧光寿命一般均在纳秒量级。另外，光激发可以产生丰富的瞬态产物，如激发态分子、中性自由基、正或负离子型自由基等，而稳态测试方法只能反映整个过程的一个积分效应，却不能体现过程是如何随时间变化的，因此时间分辨就成为了更深入认识分子本身性质的重要参数。目前常用的超快光谱系统主要有两种:飞秒时间分辨荧光系统和飞秒泵浦探测系统。