همان طور که گفته شد طیف بینی رامان اغب از ضعیف بودن شدت سیگنال رنج می برد. برای رفع این مشکل تکنیک های مختلفی برای این روش ارائه شده است. طیف سنجی رامان آنتی-استوکس همدوس (CARS) و طیف بینی رامان تقویت یافته ی سطحی (SERS) از جمله این تکنیک ها هستند.
در طیف سنجی رامان آنتی-استوکس همدوس (Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy, CARS) ارتعاشات مولکولی با به کارگیری فرایندهای چند فوتونی برای ایجاد یک سیگنال همدوس در مولکول ایجاد می شوند. این روش شدت های چند برابر رامان معمولی ایجاد می کند اما الگوهای شدت و قواعد گزینش پذیری آن با طیف رامان عادی متفاوت است.
در واقع اثر CARS وقتی اتفاق می افتد که مولکول مورد نظر توسط دو پرتو لیزری با فرکانس های مختلف به طور همزمان پرتودهی شود. در این روش پرتولیزر پمب (ωpump) و پرتو لیزر استوکس (ωStokes) باهم برهمکنش کرده و یک سیگنال آنتی استوکس در فرکانس ωCARS =2ωpump – ωStokes تولید می کنند. کنتراست ارتعاشی وقتی ایجاد می شود که اختلاف فرکانس بین پرتو پمپ و پرتو استوکس (ω=ωpump-ωStokes∆) برابر با فرکانس ارتعاشی مولکول برای یک پیوند شیمیایی ویژه باشد. از پرتو پمپ به عنوان پرتو کاوشگر (probe) برای برانگیختن مولکول به تراز مجازی بالاتر نیز استفاده می شود. شکل 1 دیاگرام انتقالات انرژی در روش CARS را نشان می دهد.
منابع تابشی اغلب لیزرهای مادون قرمز هستند. سیگنال CARS در فرکانس های بالاتری اتفاق می افتد و بنابراین مزاحمت فلورسانسی در این روش حداقل است. روش میکروسکوپی CARS برای تصویربرداری از سلول های زنده و بافت های زیستی کاربرد دارد.
