La technologie moderne s'appuie sur les appareils qui utilisent de nouveaux matériaux et nouvelles structures. Leur mise en œuvre nécessite la caractérisation approfondie et une compréhension approfondie des processus physiques sous-jacents, qui impliquent des interactions complexes entre les électrons, les moments magnétiques et vibrationnels de degrés de liberté. Ces processus se produisent très souvent à bien décaler les taux qui sont hors de portée des instruments électroniques traditionnels et s'approchent de fréquences optiques. La spectroscopie optique et spectroscopie laser à résolution temporelle en particulier, est souvent la méthode seulement faisable pour sonder leur.