超快荧光上转换光谱系统是结合飞秒激光光源构建的具有飞秒时间分辨尺度的瞬态荧光光谱和动力学的检测系统。工作原理如右图所示。首先将飞秒激光光源分束成两束激光，一束激光用于激发样品，产生的荧光经过收集后汇聚到线性晶体中与第二束飞秒激光（门控脉冲激光）产生和频信号。两束飞秒激光之间的延迟时间（delay time）由光学延迟线控制，在不同延时时间下的和频信号反映了该时刻下的荧光强度，从而实现在飞秒尺度下的荧光衰减信号的采集。