Une impulsion laser de très haute intensité en interaction avec la matière permet de générer un plasma et des particules chargées relativistes de haute énergie. Le champ électrique de l'impulsion est cependant par nature oscillant, et des conditions d'interaction bien spécifiques sont nécessaires pour obtenir une accélération efficace des particules.

Les spectres de photoémission reflètent la structure électronique des matériaux. Du fait même de la méthode, le système observé n'est plus dans son état fondamental mais présente des excitations de quasi-particules (paires électron-trou), ainsi que des effets à plusieurs corps qui ne peuvent être compris simplement comme l’excitation de particules renormalisée.

Les excitons sont des excitations élémentaires collectives de basse énergie de la matière solide, impliquant la création de paires électron-trou. Ces excitations sont au cœur de l'interaction lumière-matière et à l'origine de phénomènes aussi divers que les processus photovoltaïques ou photo-catalytiques.

Les cellules photovoltaïques élaborées à partir de couches minces atteignent aujourd'hui des performances à même de concurrencer les cellules à base de silicium les plus performantes (~ 20 %). La technologie couche mince la plus prometteuse repose sur le composé CuIn(S,Se)2 qui se révèle être un excellent absorbeur de lumière.

Lorsqu'on éclaire un objet, la transmission, la diffusion, ou l'absorption et la réémission de la lumière traduisent la réponse linéaire du milieu éclairé. A fort éclairement, la réponse de ce même milieu peut devenir non linéaire entraînant la génération d'harmoniques.