CARS是一种非线性四波混频过程,即三束入射的满足一定频率和相位匹配要求的光波与介质的相互作用产生了第四束光波,该光波频率正好位于反斯托克斯谱线的频率处。由于该信号频率具备反斯托克斯拉曼散射特性,同时具有方向性,类似于弱激光,该现象被称为相干反斯托克斯拉曼散射。右下图为CARS过程的空间布局示意图,为了简化系统,泵浦光Ꞷ1与探测光Ꞷ3设计为简并状态,采用同一光源实现。从图中可以看出,信号光易于入射光分离,并且可实现较高的收集效率,这也是该技术与其他光谱技术的明显优势。因此,CARS技术在燃烧流场温度、组分探测等技术领域中得到了广泛应用。