Pour cela, une impulsion laser très courte et intense, la « pompe » est envoyée sur un matériau pour l’exciter. Une deuxième impulsion plus faible, la « sonde », est envoyée juste après permet de mesurer l’effet de l’excitation initiale. En répétant modifiant le temps entre la première et la seconde impulsion, on peut ainsi reconstituer l’évolution de l’excitation au cours du temps et réaliser une sorte de « film » à la femtoseconde près.