系統的光源為一臺飛秒激光器，輸出的超短脈沖激光經分束器分為兩束功能不同的激光：泵浦光能量較高，用于將樣品從基態激發至高能激發態，促使樣品產生瞬態物種（如激發態分子、自由基、載流子等）；探測光能量極弱，不會干擾樣品的激發態狀態，僅作為 “探針” 檢測樣品的吸收特性變化。

兩束光的時序控制是原理的核心，依靠光學延遲線實現。延遲線通過精確移動反射鏡調整探測光的光程，從而控制兩束光到達樣品的時間差。延遲時間可從 0 fs 連續掃描至微秒級，以此實現對激發后不同時刻樣品狀態的 “動態快照”。

當泵浦光和探測光共線聚焦于樣品后，探測器會分別記錄泵浦光開啟和關閉時探測光穿過樣品的光強。通過計算兩者的吸收差值（ΔA=A 泵浦 - A 無泵浦），得到瞬態吸收信號：ΔA＞0 代表瞬態物種的吸收，ΔA＜0 則對應基態漂白或受激發射。

最后，通過同步掃描探測光的波長和延遲時間，系統會生成時間 - 波長二維瞬態吸收圖譜。研究人員可從圖譜中提取關鍵動力學參數，如激發態壽命、電荷轉移速率、中間產物的特征吸收峰等，進而解析物質的超快光物理與光化學過程。

該原理的核心優勢在于以飛秒級時間分辨率 “凍結” 超快反應過程，為光催化、有機光電、生物光子學等領域的微觀機制研究提供直接依據。