时间分辨光谱（Time-Resolved Spectroscopy），是一种能够观测物理和化学过程中微小变化的技术。它通过对光谱随时间的变化进行记录，以获取在瞬间发生的现象和过程的信息，这是传统积分光谱技术无法提供的。

时间分辨光谱技术的发展得益于皮秒激光脉冲的出现。1966年，首次使用锁模Nd:YAG激光器实现了皮秒级别的超短光脉冲。随着技术的进步，现在可以使用声光调制锁模染料激光器产生更短的光脉冲。通过光学延迟或同时泵浦两台染料激光器，可以精确控制泵浦和探测激光脉冲的时间间隔。在气体环境中，由于分子间的作用相对较弱，因此小分子之间的能量传递和反应通常发生在纳秒至毫秒级别。使用准分子激光和染料激光作为泵浦和探测源，可以对这一过程进行研究。为了捕捉极其短暂的过程，时间分辨光谱技术通常采用短脉冲或超短脉冲的可调谐光源，如脉冲染料激光和掺钛蓝宝石激光。这种技术的应用已经揭示了许多新的现象和机制，包括分子间的能量转移、电子在分子内的迁移、化学反应的动力学过程，以及光生物学的基本过程。

时间分辨光谱技术在多个领域有着广泛的应用。对于研究分子激发态寿命，常见的方法有条纹相机法和泵浦探测法。前者可以直接测量荧光寿命，虽然设备成本较高，但精度更高；后者则是通过测量激发光和发射光之间的时间差来确定分子激发态寿命。当使用荧光光谱法鉴别物质种类遇到困难时，时间分辨光谱技术可以帮助解决这个问题。