在超短脈沖激光器中，有一種激光器比較前沿，叫飛秒激光器。

飛秒激光器是僅以千兆分之一秒左右的超短時間放光的“超短脈沖光”發生裝置。飛是國際單位制詞頭飛托(femto)的縮寫，1飛秒=1×10^-15秒。所謂脈沖光是僅在一瞬間放光。照相機的閃光的發光時間是1微秒左右，所以飛秒的超短脈沖光只有其10億分之一左右的時間放光。眾所周知，光速是以30萬千米每秒(1秒間繞地球7周半)無與倫比快的速度飛馳而過，但是在1飛秒期間連光也只不過前進了0.3微米。

在飛秒內的世界連光都被凍結得無法前進很遠，但是即使這個時間尺度，在物質中的原子、分子以及計算機芯片內部的電子在電路內依舊運動。如果使用飛秒脈沖就能讓其瞬間止住，研究發生了什么。除了閃光讓時間止住外，飛秒激光器還能夠在金屬上鉆出直徑最小達200納米(萬分之二毫米)的微孔。

這意味短時間內被壓縮鎖定在里面的超短脈沖光獲得超高輸出的驚人效果，而且對周圍不產生額外損傷。再者，飛秒激光器的脈沖光能夠極精細地拍攝對象的立體圖像。立體圖像攝影在醫學診斷上具有非常用途，由此開辟了一門稱之為光干涉斷層學的新的研究領域。這是利用飛秒激光器拍攝活的組織、活的細胞的立體圖像。

例如，用非常短脈沖光對準皮膚，脈沖光在皮膚表面反射，有部分脈沖光射入皮膚中。皮膚內部由許多層構成，射入皮膚的脈沖光作為小脈沖光被彈回，從反射光中這些形形色色的脈沖光的回波，能夠知道皮膚內部的構造。

此外，這項技術在眼科醫學中有很大的實用性，能夠拍攝眼睛深處視網膜的立體圖像。醫生以此能夠診斷其組織是否有問題。這種檢查不僅限于眼睛，如果用光纖將激光器送入體內的話，能夠檢查體內的各種器官的所有組織，將來甚至有可能檢查是否變成了癌。

飛秒已經超乎我們的想像。現在我們又涉足比飛秒更短的“阿秒”世界。阿是國際單位制詞頭阿托(atto)的縮寫。1阿秒=1×10^-18秒=千分之一飛秒。阿秒脈沖不能用可見光制造，因為縮短脈沖必須使用更短波長的光。例如想用紅色可見光制造脈沖的情形，不可能制造比那個波長更短的脈沖。可見光是2飛秒左右的界限，為此阿秒的脈沖用波長更短的x射線或伽馬射線。使用阿秒x射線脈沖，將來能發現什么還不清楚。例如使用阿秒之間閃光將生物分子可視化，在極短的時間尺度下能夠觀察其活動，或許還能查明生物分子的結構。

阿秒激光器目前還處于研究階段，在此暫時不再贅述，一般日常生活中，我們常見的超短脈沖激光技術，主要還是集中在皮秒激光器和飛秒激光器。

皮秒激光器是一種能夠產生皮秒（picosecond, ps）級別超短脈沖激光的設備，1皮秒等于一萬億分之一秒（10^-12秒）。皮秒激光器通過特定的物理過程（如模式鎖定、Q開關技術等）在極短時間內集中釋放巨大的光能量，形成具有極高峰值功率的超短脈沖激光。

飛秒激光和皮秒激光都是超短脈沖激光技術的代表，主要區別在于它們脈沖持續時間的不同，以及由此帶來的應用特性的差異：

脈沖持續時間：

飛秒激光：飛秒（fs）是時間單位，1飛秒等于10^-15秒，即一千萬億分之一秒。飛秒激光的脈沖持續時間在飛秒范圍內，通常小于100飛秒，有的甚至達到幾個飛秒。這種極端短的脈沖時間使得飛秒激光具有非常高的時間分辨率。

皮秒激光：皮秒（ps）也是時間單位，1皮秒等于10^-12秒，即一萬億分之一秒。皮秒激光的脈沖持續時間在皮秒范圍內，一般從幾個皮秒到幾百皮秒不等。雖然也屬于超短脈沖范疇，但相比飛秒激光，其脈沖要稍長一些。

光子能量與作用機制：

飛秒激光：由于脈沖極短，飛秒激光的光子能量非常集中，能夠在極短時間內傳遞給物質，導致非熱效應占主導，即所謂的“冷加工”。這種非熱效應使得飛秒激光在材料加工中能夠實現極高的精度和最小的熱損傷，非常適合精密微加工、眼科手術、生物組織切割等領域。

皮秒激光：皮秒激光雖然脈沖較長，但仍屬于超短脈沖范疇，能夠在一定程度上減少熱效應，但相比飛秒激光，熱效應更為顯著。皮秒激光在材料加工中能夠實現較好的邊緣質量，適用于激光標記、太陽能電池加工、某些醫療美容治療（如色素沉著、紋身去除）等，平衡了加工速度和熱影響區大小。

應用領域：

飛秒激光：由于其極高的時間分辨率和幾乎無熱效應的特點，飛秒激光在超精細加工、生物醫學（如角膜手術、細胞成像）、材料科學（如非線性光學效應研究、材料改性）等領域有著不可替代的作用。

皮秒激光：皮秒激光雖然在時間分辨率上略遜于飛秒激光，但其較高的脈沖能量和較好的性價比使其在許多工業加工、微電子制造、激光清洗、醫療美容等領域得到廣泛應用。

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