飛秒激光是過去20年間由激光科學發展起來的最強有力的新工具之一。飛秒脈衝(chong) 是如此的短，目前已經達到了4fs以內(nei) （可見光-近紅外波段）。1飛秒（fs） ，即10^-15s ，僅(jin) 僅(jin) 是1千萬(wan) 億(yi) 分之一秒，如果將10fs作為(wei) 幾何平均來衡量宇宙，其壽命僅(jin) 不過1min而已；飛秒脈衝(chong) 又是如此之強，采用多級啁啾脈衝(chong) 放大（CPA）技術獲得的最大脈衝(chong) 峰值功率可達到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量級，其可聚焦強度比將太陽輻射到地球上的全部光聚焦成針尖般大小後的能量密度還要高。飛秒激光完全是人類創造的奇跡。

　　近二十年來，從(cong) 染料激光器到克爾透鏡鎖模的鈦寶石飛秒激光器，以及後來的二極管泵浦的全固態飛秒激光器和飛秒光纖激光器，雖然說飛秒激光的脈衝(chong) 寬度和能量的記錄在不斷刷新，但最大進展莫過於(yu) 獲得超飛秒脈衝(chong) 變得輕而易舉(ju) 了。

　　桑迪亞(ya) 國家實驗室的R.Trebino說：“過去10年中， （超快）技術已有顯著改善， 鈦藍寶石激光器和現在的光纖激光器正在使這種（飛秒） 激光器的運轉變得簡潔和穩定。這種激光器現在人們(men) 已可買(mai) 到， 而10年前， 你卻必須自己建立。”比如，著名的飛秒激光係統生產(chan) 商美國Clark-MXR公司將產(chan) 生高功率飛秒脈衝(chong) 的所有部件全部集成到一個(ge) 箱子裏，采用摻鉺光纖飛秒激光器作為(wei) 種子源，加上無需調整（NO Tweak）的特殊設計，形成了世界上獨一無二，超穩定、超緊湊的CPA2000係列鈦寶石啁啾脈衝(chong) 放大係統。這種商品化的係統不需要飛秒專(zhuan) 家來操作，完全可以廣泛應用於(yu) 科研和工業(ye) 上的許多領域裏。

　　根據飛秒激光超短和超強的特點，大體(ti) 上可以將應用研究領域分成超快瞬態現象的研究和超強現象的研究。它們(men) 都是隨著激光脈衝(chong) 寬度的縮短和脈衝(chong) 能量的增加而不斷的得以深入和發展。

　　飛秒脈衝(chong) 激光的最直接應用是人們(men) 利用它作為(wei) 光源，形成多種時間分辨光譜技術和泵浦/探測技術。它的發展直接帶動物理、化學、生物、材料與(yu) 信息科學的研究進入微觀超快過程領域， 並開創了一些全新的研究領域， 如飛秒化學、量子控製化學、半導體(ti) 相幹光譜等。飛秒脈衝(chong) 激光與(yu) 納米顯微術的結合， 使人們(men) 可以研究半導體(ti) 的納米結構（量子線、量子點和納米晶體(ti) ）中的載流子動力學。在生物學方麵，人們(men) 正在利用飛秒激光技術所提供的差異吸收光譜、泵浦/探測技術， 研究光合作用反應中心的傳(chuan) 能、轉能與(yu) 電荷分離過程。超短脈衝(chong) 激光還被應用於(yu) 信息的傳(chuan) 輸、處理與(yu) 存貯方麵。

　　第一台利用啁啾脈衝(chong) 放大技術實現的台式太瓦激光的成功運轉始於(yu) 1988年，這一成果標誌著在實驗室內(nei) 飛秒超強及超高強光物理研究的開始。在這一領域研究中，由於(yu) 超短激光場的作用已相當於(yu) 或者大大超過原子中電子所受到的束縛場，微擾論已不能成立，新的理論處理有待於(yu) 發展。在10^20W/cm2的光強下，可以實現模擬天體(ti) 物理現象的研究。10^19-10^21W/cm2的超高強激光產(chan) 生的熱電子（200keV 《 E 《 1MeV）可以加熱大量離子而引發核聚變。這種慣性約束核聚變（ICF）快點火概念的最終實現將為(wei) 國家安全和能源利用做出不可估量的貢獻。

　　飛秒激光的另一個(ge) 重要的應用就是微精細加工。通常，按激光脈衝(chong) 標準來說，持續時間大於(yu) 10皮秒（相當於(yu) 熱傳(chuan) 導時間）的激光脈衝(chong) 屬於(yu) 長脈衝(chong) ，用它來加工材料，由於(yu) 熱效應使周圍材料發生變化，從(cong) 而影響加工精度。而脈衝(chong) 寬度隻有幾千萬(wan) 億(yi) 分之一秒的飛秒激光脈衝(chong) 則擁有獨特的材料加工特性，如加工孔徑的熔融區很小或者沒有；可以實現多種材料，如金屬、半導體(ti) 、透明材料內(nei) 部甚至生物組織等的微機械加工、雕刻；加工區域可以小於(yu) 聚焦尺寸，突破衍射極限等等。

　　一些汽車製造廠和重型設備加工廠目前正研究用飛秒激光加工更好的發動機噴油嘴。使用超短脈衝(chong) 激光，可在金屬上打出幾百納米寬的小孔。在最近於(yu) 奧蘭(lan) 多舉(ju) 行的美國光學學會(hui) 會(hui) 議上，IBM公司的海特說，IBM已將一種飛秒激光係統用於(yu) 大規模集成電路芯片的光刻工藝中。用飛秒激光進行切割，幾乎沒有熱傳(chuan) 遞。

　　美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員發現，這種激光束能安全地切割高爆炸藥。該實驗室的洛斯克說：“飛秒激光有希望作為(wei) 一種冷處理工具，用於(yu) 拆除退役的火箭、火炮炮彈及其他武器。”

　　飛秒激光能用於(yu) 切割易碎的聚合物，而不改變其重要的生物化學特性。生物醫學專(zhuan) 家已將它作為(wei) 超精密外科手術刀，用於(yu) 視力矯正手術，既能減少組織損傷(shang) 又不會(hui) 留下手術後遺症，甚至可對單個(ge) 細胞動精密手術或者用於(yu) 基因療法。目前人們(men) 還在研究如何將飛秒激光用於(yu) 牙科治療。有科學家發現，利用超短脈衝(chong) 激光能去掉牙的一小塊，而不影響周圍的物質。美國Clark-MXR公司最近推出的UMW係列超快激光微加工工作台正是代表了這個(ge) 領域裏最前沿的商用飛秒激光微加工係統，它包括了用超短脈衝(chong) 激光進行微加工所需的一切設備與(yu) 配件，可用於(yu) 微加工任何材料，生成亞(ya) 微米精細結構，而不會(hui) 對周邊材料造成損害，不會(hui) 造成材料飛濺，加工結果極其精確並具有高度可重複性。

　　我們(men) 相信，隨著超短脈衝(chong) 激光技術的進一步發展以及具有高可靠性的商用飛秒激光器的進一步完善，飛秒激光一定會(hui) 在更多領域獲得更為(wei) 廣泛的應用。