我们知道单靠电子技术无法产生飞秒脉冲，而20世纪60年代诞生的激光技术，为产生皮秒和飞秒光脉冲提供了一个新的技术手段。利用激光的锁模技术，人类先在20世纪70年代实现了皮秒脉冲激光的运转，继而又于1981 年实现了飞秒脉冲激光的运转。至此，人类开始进入了一个崭新的飞秒时代。超快激光是指脉冲持续时间在皮秒(10^ -12s)或飞秒(10^ -15s量级的激光。不同于连续激光及脉冲时间较长的激光，超快脉冲激光最大的特性是“冷加工”:激光与材料相工作用的时间很短，离子在将能量传递到周围材料之前就已经从材料表面被烧蚀掉了，不会给周围的材料带来热影响。超快激光可以显著提升加工精度，近年来市场规模增长迅速2018-2022年CARH达70.5%，远高于激光器市场整体增速。目前超快激光器市场主要是以IPG、相干和德国通快为代表的海外品牌占据优势地位，国产品牌起步相对较晚，合计市占率不到10%。截止2020年年底，国内能够大规模生产、研发超快激光器的企业共有25家。

  进入20世纪90年代，以掺钛蓝宝石激光为代表的第二代飞秒激光技术，用固体增益介质取代了液体染料增益介质，在大幅提升飞秒激光运转稳定性的同时，也提高了峰值功率，使飞秒激光技术不仅具有超快的时间特性，而且具有超强的功率特性。这一技术使飞秒激光不仅在超快现象研究领域得到更多应用，而且成为诸如激光受控核聚变快速点火、新一代加速器、精密微纳加工等大科学工程和前沿技术的重要支撑技术，从而开创了飞秒激光技术应用的新时代；除了钛宝石，也出现了其他多种介质的固体激光技术。固体激光器使飞秒激光技术得以商业化并获得推广，但飞秒激光依然是当时仅存在于实验室的一种成本高昂的设备，这是因为：

一方面，设备维护需要超净环境和恒温恒湿的输出条件；

另一方面，固体激光技术在得到实验室商用推广之后，在工业领域应用仍然较少，毕竟输出高能量超短脉冲的激光系统非常复杂，难以满足工业生产的要求。

近年来，特种光纤引入到超短脉冲激光领域之后，飞秒激光技术在工业领域获得了快速发展。新一代光纤飞秒激光具有高效率、高功率（平均）、高光束质量、结构简单、运转稳定的优势，从而使飞秒激光技术走向一种系统集成化和应用普及化的通用技术的发展道路，实现了超短脉冲激光技术与产业的紧密对接。

超短脉冲激光技术自身的发展主要集中三个方向：

一是实现如何获得更短的激光脉冲，为超快探测提供强有力的支撑；

二是如何获得更高的平均功率和峰值功率，为微纳加工和强场物理的研究提供更好的工具；

三是如何实现更加稳定、更低噪声的锁模。锁模技术实现的超宽光谱是由具有等间距的频谱成分构成的光谱梳尺结构。通过锁定，这些梳尺具有非常精密的等间距，是非常高精度的时频标准。

所以利用飞秒激光，可实现短脉冲、高峰值功率、以及精密的时间频率传递，在科学研究中有极高的应用价值。

而基于飞秒激光技术本身研究，尤其是加入放大过程和色散管理控制过程，需要控制多种参数：波长、脉冲相位、宽度及形状、光谱啁啾等，这些都需要精密的测量手段和控制技术。

对于测量而言，目前的研究进展已有较为成熟的自相关仪、FROG、SPIDER等测量脉冲宽度，以及热点研究的DFT（色散傅里叶变换）测量脉冲演变形成过程。

对于控制而言，如何通过自动控制以及人工智能技术等来实现飞秒激光系统更稳定、易操作，也是重要的研究方向。

而飞秒激光技术的发展对应用需求的牵引作用非常大。近年来，利用超短脉冲激光在半导体的高速调制研究，需要短至周期量级的脉冲。在加工焊接、测量等领域，需要更高的峰值功率。此外，在时频传递、光谱探测等领域，需要激光更稳定、脉冲的噪声更低。

技术趋势：脉冲更短、功率更高、稳定性强、应用更广

脉冲宽度越来越短，可以探测原子之间等的更快过程，同时也可刺激更多更快过程，例如把超短脉冲跟半导体相互作用，能够把电子的调制到GHz以上，这实际上是给了一个更快的信号源。更高峰值功率，现在激光应用到最前沿的研究就是强场物理，超短脉冲激光可击破物质外层电子甚至是原子核。随着光纤激光器的到来，超短脉冲激光的平均功率已达到万瓦量级，薄片激光器也可实现数千瓦的飞秒激光输出，更高的功率意味着在工业制造中可实现更多材料的精细加工。超短脉冲激光也称为时频信号源，精确度极高，因此可利用飞秒激光进行精确测距，大型望远镜阵列的同步，同步精度到几个飞秒量级。未来很多大型的太空探索需要这样精确的技术。对于飞秒激光多个维度的调控研究非常迫切，其时间单位是飞秒量级，空间是微米、纳米量级；甚至包含多种结构、例如结构光场与飞秒激光本身结合起来，它的时空分布、时域、频域分布上的结合，本身就很有挑战，也有重要的应用需要这样的调控。某些特殊需要场景：如眼科手术、癌症治疗等，需要特殊的超短脉冲激光。对于超短脉冲激光而言，追求更短的脉冲宽度，更高的峰值功率，以及更低噪声和更高稳定的激光器装置是激光切割设备行业未来发展的终极目标。