要理解為什么超快脈沖較適用于微加工，需要從材料加工的時(shí)間尺度這個(gè)角度來(lái)看待。大家都了解激光器在加工過(guò)程中對(duì)材料造成的損害，但飛秒脈沖激光器和持續(xù)時(shí)間超過(guò)皮秒的脈沖激光器所產(chǎn)生的損害存在重大差異。在大多數(shù)材料中，聲子是熱效應(yīng)較主要的原因，它至少需要1皮秒的激光曝光來(lái)激發(fā)。而對(duì)于飛秒激光器脈沖來(lái)說(shuō)，曝光時(shí)間要低于這一限定。因此，由于飛秒脈沖不到1皮秒就會(huì)中止，離子不會(huì)被電子熱激發(fā)。焦點(diǎn)區(qū)外的導(dǎo)熱被降到較小，從而增加加工的精度。此外，飛秒激光材料加工具有高準(zhǔn)確性，因?yàn)樵斐晌招?yīng)的種子電子是通過(guò)非線性電離化產(chǎn)生，并不需要缺點(diǎn)電子。由于非線性激發(fā)的重復(fù)性和限制，飛秒激光微加工可以用于實(shí)際用途，而其他方法則行不通。
　　
　　由于這一加工所需脈沖能量相對(duì)較高，所以直到較近，使用超短脈沖加工玻璃雖為人熟知卻并未得到廣泛應(yīng)用。
　　
　　能提供這一級(jí)別脈沖能量的激光器只有固體激光器，其操作相對(duì)復(fù)雜，且價(jià)格昂貴。在過(guò)去的幾年光纖激光器技術(shù)不斷進(jìn)步，已能夠提供短脈沖和高質(zhì)量光束，成為固體激光器的重要替代產(chǎn)品。
　　
　　此外，光纖激光器更為劃算、緊湊、可靠，而且由于其不需要校準(zhǔn)，因此也更易于操作。微焦耳范圍內(nèi)的超快光纖激光器設(shè)計(jì)人性化，價(jià)格便宜，其發(fā)展正將這一技術(shù)從利基應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N被廣泛采用的工業(yè)加工工具（圖4）。應(yīng)用范圍包括產(chǎn)品認(rèn)證，玻璃切割，以及次表面光波導(dǎo)等。

　
　　圖4：飛秒光纖激光器切割玻璃示例。

　　應(yīng)用
　　
　　在超短脈沖作用下對(duì)金屬進(jìn)行表面紋理化和粗化處理，結(jié)果顯示，其對(duì)工藝的控制和精度都非常滿意，能粗化處理生物醫(yī)學(xué)植入片來(lái)增加細(xì)胞粘合度，能夠?qū)EDs和太陽(yáng)能電池進(jìn)行薄膜蝕刻，使其增效。使用噴砂處理和化學(xué)蝕刻等常用方式對(duì)玻璃表面進(jìn)行紋理化處理，其精度適中，對(duì)式樣有一定的限制，而且通常會(huì)產(chǎn)生細(xì)微裂紋，降低了成品玻璃的耐用性。
　　
　　因此，光纖激光器在玻璃表面紋理化處理中有著相當(dāng)重要的作用，特別是像制造疏水性/親水性玻璃表面等應(yīng)用。近來(lái)，使用超短脈沖激光器對(duì)玻璃表面加工能夠達(dá)到同樣甚至更好的潤(rùn)濕性，其表面加工應(yīng)用前景一片光明。他們能一體控制表面加工的流程模式，使其得以較優(yōu)化液態(tài)玻璃相互作用。超短脈沖光纖激光器的另外一種較具前景的應(yīng)用是焊接玻璃。較為廣泛的應(yīng)用方法是使用化學(xué)物質(zhì)將兩塊玻璃粘貼在一起。這一方法非常大的缺點(diǎn)在于所使用的大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)會(huì)釋放出一些氣體，從而造成玻璃間的粘結(jié)力量不斷減弱。另外一種方法是將玻璃表面拋光后，將兩塊玻璃放在一塊，然后通過(guò)熱處理粘貼在一起。這一方法也存在缺點(diǎn)，特別是對(duì)兩種不同類型的玻璃進(jìn)行粘貼時(shí)。由于玻璃的熱膨脹系數(shù)不同，經(jīng)過(guò)熱處理后玻璃間的粘結(jié)力量也會(huì)變?nèi)酢＝鼇?lái)，高重復(fù)頻率（兆赫）和高脈沖能量（微焦耳）超短脈沖激光器已開(kāi)始應(yīng)用于玻璃焊接。當(dāng)超短脈沖聚焦于需要焊接的兩塊玻璃的交會(huì)處，每塊玻璃都會(huì)溶化一小塊，然后在一塊冷卻，從而形成強(qiáng)大的粘結(jié)力量。正確地選擇較佳的超短激光器進(jìn)行焊接，可獲得和玻璃本身一樣的粘結(jié)力量（圖5）。

　　
　　圖5：使用飛秒脈沖對(duì)兩塊玻璃進(jìn)行激光粘結(jié)。

　　在光學(xué)和光子學(xué)行業(yè)中的另外一個(gè)重要應(yīng)用，也許只能利用超短脈沖激光器來(lái)完成在玻璃內(nèi)部刻寫(xiě)波導(dǎo)，從而以三維的方式引導(dǎo)光。當(dāng)超短脈沖聚焦于玻璃內(nèi)部，在聚焦體積上發(fā)生折射率的變化，通常是折射率變大。通過(guò)使用位移平臺(tái)來(lái)掃描玻璃，折射率加大的區(qū)域可以用于形成路徑。和光纖工作原理類似，光可以使用全內(nèi)置反射機(jī)制，通過(guò)這些路徑進(jìn)行引導(dǎo)。
　　
　　使用這一方法可以用三維光子來(lái)將光從一個(gè)地方引導(dǎo)和傳遞到另一個(gè)地方，組合或分離不同波長(zhǎng)的光，在玻璃內(nèi)部制造光柵或棱鏡結(jié)構(gòu)等。因此，在玻璃內(nèi)部進(jìn)行超短激光波導(dǎo)刻寫(xiě)（圖6）較為重要，因?yàn)楣怆娂夹g(shù)有望主要通信、生物醫(yī)藥和傳感器技術(shù)等主要由電子技術(shù)支撐的技術(shù)。

　　
　　圖6：直觀展示在玻璃內(nèi)部刻寫(xiě)波導(dǎo)的原理圖。

　　飛秒激光微加工為三維、材料和亞波長(zhǎng)準(zhǔn)確加工提供了獨(dú)特的性能，也讓在玻璃等透明材料中進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)制造成為可能，而且比光刻更為簡(jiǎn)便。飛秒微加工領(lǐng)域正飛速發(fā)展，這一技術(shù)有望打破微加工領(lǐng)域。這是一種為激光業(yè)開(kāi)創(chuàng)新領(lǐng)域和新市場(chǎng)的技術(shù)，并將推動(dòng)優(yōu)異應(yīng)用的發(fā)展，以不同的方式影響未來(lái)的技術(shù)。