公开了一种用于测量时间分辨光谱的装置(100)，该装置包括光源(102)，用于生成导向目标(110)的光脉冲。该装置还包括：传感器布置(118、200)，用于采集所发射的光辐射，形成和操纵所发射的光辐射并测量光辐射的强度；以及控制器(120、228)，可操作地耦接到光源和传感器布置。传感器布置包括至少一个光学延迟元件(212、214、402、404、406)，以向所发射的光辐射(210、302、412、706)的第一部分(208、508、604)提供时间延迟。传感器布置还包括：光谱色散器(220)，用于将所发射的光辐射的延迟后的第一部分以及所发射的光辐射的第二部分分为具有多个波长的色散辐射；以及传感器元件(226、314、426、612)，被配置为在其不同空间区域中接收色散辐射的每个波长，并且测量与色散辐射的每个波长相关联的光强度。此外，控制器被操作以采集与由传感器元件测量的色散辐射的每个波长相关联的光强度的量，以形成时间分辨光谱。