光能夠與物質不僅通過吸收光子接著分子假設較高激發態相互作用，而且還通過假設所謂的“虛態”。在這種情況下，光子不具有能量量子能適合任何給定的分子中的狀態的差異。出于這個原因，所釋放的光子不斯托克斯位移，因為沒有熱子狀態系列中的虛擬狀態，可能導致排放轉移到紅（熒光，激發態先迅速放松到的*低振動子狀態興奮狀態，釋放熱能而離開發射的光子具有較少的能量 - 偏紅色調）。在正常條件下散射，入射和散射光子，因此具有相同的能量，這是相同的顏色，并且不能從相互作用的分子，攜帶任何特定信息。此標準的情況下被稱為“瑞利散射”（圖2：Y）。

然而，有一種可能性，發射不覆蓋整個跨度到該分子的*低振動狀態，但是，例如，能量只返回到*熱狀態。在這種情況下，所發射的光子不僅缺乏的是熱態的能量差到基態。發射紅移。這種現象被稱為拉曼散射（這里，斯托克斯散射，參見下面的替代方案，圖2：S）。因為這些子狀態的能量差是非常特異的分子結構，事件和釋放的光子之間的能量差表明，在與光相互作用的化合物的詳情。因此，拉曼光譜已成為分析化學一個非常有用的工具。另外，該分子可能只是碰巧居住在振動狀態（這在一定程度上會發生，即使在環境溫度）。在此情況下，在照明的虛擬狀態是更高相比上面所討論的例子。作為發射后的分子通常會假定為*低能量，散射光子具有更高的能量大于入射光子。這被稱為反斯托克斯散射（圖2：A）。這兩個過程很少發生;斯托克斯過程約10 -3 -10 -4小于瑞利過程倍，且反斯托克斯過程甚至一個或兩個數量級低于。對于成像，自發拉曼散射的效率是**為止太低，以產生合理的時間內足夠的信號。

為了產生拉曼光子的強度的有用的，這是必要的，人為地增加的*振動狀態的人口。當達到這一目的，許多光子會散發在反斯托克斯波長，產生可測量的信號。

為了實現這一目標，強烈紅外光束（泵浦光束）*初通過使用標準脈沖高功率紅外激光聚焦到樣品上。這束將促進許多虛擬狀態中分子的集合體。為了避免他們的回歸到零振動能級，第二束照射（探測光），刺激從虛擬狀態的回歸，就像一個STED光束返回激發態到基態。如果第二光束被調諧到與*振動狀態（表示該能量必須泵浦光束和振動能量的差）完全匹配，則該分子將不承擔零電平處于基態。因此，許多分子中的焦點已經晉升到振動狀態。第二激光器是可調諧紅外激光，和現代系統使用的復合設備，提供同軸兩種波長。

這兩個過程或多或少同時發生。兩種波長需要照射樣本。因此，當泵浦光束仍是上，所述分子可以假設較高的虛擬狀態下，從*振動基態開始關閉。他們將在這個虛擬的狀態放松到基態的零子狀態，從而發射出光子能量高于泵束的高。所不同的是*熱狀態完全相同的能量。所有我們需要做的就是收集這些散射光，并從泵和探測光束分開。這是沒有必要的，以適應發射帶通濾波器的反斯托克斯波長，作為特定信號是由填充了大量的熱狀態是特定于所討論的化合物（圖3）的制備。的特定信號是泵和探針，其具有被調諧來選擇所需的化合物之間的差異。