飛秒激光是一種以脈沖形式運轉的激光，持續(xù)時間非常短，只有幾個飛秒，一飛秒就是10的負15次方秒，也就是1／1000萬億秒，它比利用電子學方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍，是人類目前在實驗條件下所能獲得的較短脈沖。這是飛秒激光的diyi個特點。飛秒激光的第二個特點是具有非常高的瞬時功率，可達到百萬億瓦，比目前發(fā)電總功率還要多出百倍。飛秒激光的第三個特點是，它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。
飛秒激光的這些特性是如何實現的呢？高功率飛秒激光系統由四部分組成：振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器。在振蕩器內，利用一種特殊技術獲得飛秒激光脈沖。展寬器將這個飛秒種子脈沖按不同波長在時間上拉開。放大器使這一展寬的脈沖獲得充分能量。壓縮器把放大后的不同成分的光譜再會聚到一起，恢復到飛秒寬度，從而形成具有*瞬時功率的飛秒激光脈沖。
飛秒激光有什么用途呢？物質是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運動著，這是微觀物質的一個非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現使人類diyi次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運動過程。基于這些科學上的發(fā)現，飛秒激光在物理學、生物學、化學控制反應、光通訊等領域中得到了應用。特別值得提出的是，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫(yī)學成象和生物活體檢測、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其*的優(yōu)點和不可替代的作用。
物質在高強度飛秒激光的作用下會出現非常奇特的現象：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的物質瞬息間變成了等離子體。這種等離子體可以輻射出各種波長的射線的激光。高功率飛秒激光與電子束碰撞能夠產生硬X射線飛秒激光，產生β射線激光，產生正負電子對。
高功率飛秒激光在醫(yī)學、超精細微加工、高密度信息儲存和記錄方面都有著很好的發(fā)展前景。高功率飛秒激光還可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實現人工引雷，避免飛機、火箭、發(fā)電廠因天然雷擊而造成的災難性破壞。利用飛秒激光能夠非常有效地加速電子，使加速器的規(guī)模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒激光與物質相互作用，能夠產生足夠數量的中子，實現激光受控核聚變的快速點火。從而為人類實現新一代能源開辟一條嶄新的途徑。
