La spectroscopie non-linéaire femtoseconde cohérente multidimensionnelle est une technique optique analogue à la résonance magnétique nucléaire multidimensionnelle. Elle repose sur l'utilisation d'impulsions femtosecondes et est démontrée ici dans le cas d'un processus de génération d'infrarouge par différence de fréquence dans une cristal non-linéaire avec accord de phase. Dans le domaine de l'infrarouge moyen, elle permet notamment la spectroscopie vibrationnelle de molécules et l'étude de nanostructures semiconductrices.