在時間分辨率、測量靈敏度和準確性方面，熒光上轉換技術最終是競爭力的技術。該技術已被用于研究紫外、可見光和近紅外光譜區域，并已用于研究許多不同的現象，例如溶劑化動力學、分子內相干振動, 超快光異構化反應動力學，電荷轉移反應，DNA 核苷和核苷酸的熒光特性 ，球狀蛋白中多個位點的溶劑化反應，以及生物識別中的水動力學，凝聚態物質。

超快熒光上轉換光譜系統是結合飛秒激光光源構建的具有飛秒時間分辨尺度的瞬態熒光光譜和動力學的檢測系統。工作原理如右圖所示。首先將飛秒激光光源分束成兩束激光，一束激光用于激發樣品，產生的熒光經過收集后匯聚到線性晶體中與第二束飛秒激光（門控脈沖激光）產生和頻信號。兩束飛秒激光之間的延遲時間（delay time）由光學延遲線控制，在不同延時時間下的和頻信號反映了該時刻下的熒光強度，從而實現在飛秒尺度下的熒光衰減信號的采集。