超快激光开辟加工应用新天地
超快激光技术的研究与发展
超快激光技术的研究与发展随着科技的不断进步，超快激光技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
超快激光技术具有极高的时间分辨率和空间分辨率，可以实现对物质中微观过程的观测和调控。
本文将从超快激光技术的基本原理、应用领域以及未来发展方向三个方面，对超快激光技术进行研究与探讨。
一、超快激光技术的基本原理超快激光技术是利用超短脉冲激光产生超快激光脉冲，以纳秒、皮秒乃至飞秒为时间单位。
超快激光的超短脉冲使其具有极高的时间分辨率，能够研究物质中的超快动态过程。
其原理是通过调整激光的频率和相位差，在时间和空间上实现超快激光脉冲的聚焦和放大，从而实现对物质的高分辨率观测和控制。
二、超快激光技术的应用领域1. 生物医学领域超快激光技术在生物医学领域中有着广泛的应用。
利用超快激光技术可以研究生物分子的振动与电子激发过程，探索生物体内化学反应和生理过程的机理。
此外，在医学图像学中，超快激光技术也可以实现对活体组织的快速成像，从而提高疾病的早期诊断和治疗效果。
2. 材料科学领域超快激光技术在材料科学领域中的应用也非常广泛。
通过超快激光技术可以实现对材料表面的微观结构和动态过程的观测与控制，从而改善材料的性能和功能。
此外，利用超快激光技术还可以进行材料的精密切割和加工，提高制造工艺的效率和精度。
3. 能源研究领域超快激光技术在能源研究领域中也有着重要的应用价值。
例如，通过超快激光技术可以实现对光催化材料中的电子和能量传输过程的研究，为光催化材料的设计和合成提供理论指导。
此外，超快激光技术还可以用于太阳能电池的研究和开发，提高太阳能转换效率。
三、超快激光技术的未来发展方向目前，超快激光技术仍然面临一些挑战与困难。
例如，激光功率的提高、脉冲持续时间的缩短以及激光系统的稳定性等问题需要进一步解决。
未来，超快激光技术的发展方向将主要集中在以下几个方面：1. 提高激光的功率和稳定性为了实现更高分辨率和更快速度的观测和控制，超快激光的功率需要进一步提高。
超快激光技术的原理和应用
超快激光技术的原理和应用激光技术自上世纪60年代以来一直是科技领域的热门研究。
在近年来，超快激光技术成为了新的研究热点。
与传统的激光技术不同，超快激光技术具有高功率、高能量、高精度等特点，被广泛应用于物质研究、医疗科技、通讯技术等领域。
本文将介绍超快激光技术的原理和应用。
一、超快激光技术的原理超快激光技术是利用飞秒激光器产生的极短光脉冲进行研究的一种技术。
飞秒激光器能够产生飞秒级别的超短光脉冲，光脉冲持续时间为1/1-1000秒。
光脉冲速度很快，光的传播速度非常快，能够产生高强度的电磁场。
超快激光技术的原理是利用光的特性进行研究。
光具有粒子和波的双重性质，可以产生波粒二象性。
在超快激光技术中，光子的波动性质可以展示出其粒子属性，一束纯净的光可以变成几百万电子和光子的混合产物。
超快激光技术通过调节光的特性进行调控，可以在短暂的时间内达到很高的能量，可以对不同的材料进行切割、焊接等加工。
在物质研究中，超快激光技术可以用于实现各种材料的超快破坏、撕裂、振荡等效应。
超快激光技术可以破坏材料原子的结构，使得原子能级变化，进而影响材料的性质和反应力。
超快激光技术在医学技术上的应用更加广泛。
在眼科手术中，利用飞秒激光器可以瞬间蒸发角膜组织，去除眼睛上的问题。
超快激光技术在器官移植和癌症治疗上也有丰富的应用。
二、超快激光技术的应用超快激光技术在科学研究中的应用方面具有很大的潜力。
1. 量子计算机超快激光技术可以用于开发超导体、纳米电子等材料，这样就可以制造出大量极小的逻辑门，从而实现量子计算机中的逻辑运算。
超快激光技术可以使用饱和吸收，进行纠缠状态实现量子传输，而且可以利用非线性光学等技术，精确地研究物质的结构和性质。
2. 化学反应超快激光技术可以在化学反应中实现老化和变性的反应，形成完整的分子。
在超快激光场中，化学反应被加速并分解，整个反应速度可以被大大提高，极大地降低了制备异构体的时间，使得研究变得更为精确和高效。
超快激光的应用场景及未来发展
专家论道超快激光的应用场景及未来发展文/韦小明 巨文博 陈立宇 刘涛 王文龙超快激光是指脉冲宽度为皮秒（10-12s）/飞秒（10-15s）级别（甚至更窄）的脉冲激光，它是推动基础科学实现重大突破、孕育颠覆性技术的利器，是驱动战略性新兴产业发展的动力源泉。
面向世界科技前沿，超快超强激光能创造出前所未有的超快时间、超高强场、超高温度和超高压力等极端物理条件，是推动等离子体物理、原子分子物理、粒子物理与核物理等学科发展的重要基础科学研究工具。
面向经济主战场，超快激光是推动集成电路、消费电子、航空航天、船舶海工、新能源汽车等国民经济支柱产业实现转型升级的利器，Laser Focus World数据预测，2026年超快激光市场规模将达千亿元，相关产业规模则高达万亿元。
面向国家重大需求，超快激光是解决芯片、发动机、材料、数控机床等领域“卡脖子”问题的关键技术，为破解国家发展战略难题、发展世界领先科技提供新动力。
面向人民生命健康，超快激光是激光质子刀、（激光）等离子体医学等精准医疗领域的核心技术，在基础研究和临床诊疗方面催生了众多新技术，如激光荧光显微检查、激光光谱分析、激光手术等，促进先进医疗健康行业快速发展。
一、超快激光与基础研究超快激光是基础科学研究的重要工具，基础科学研究的进步伴随着超快激光性能的提升。
在微观尺寸研究中，诸多物理、化学、生物现象持续时间极短，例如，化学反应中分子转动和振动对应皮秒和飞秒量级瞬态过程，核外电子运动的特征时间则达到阿秒（10-18s）量级。
电子通常是响应外界变化和原子间相互作用的第一步，决定着整个微观过程的演化方向，基于超快激光的探测技术能准确地捕捉其中的瞬态过程，为研究核外电子物理性质提供重要信息。
超快激光兼具超快时域特性和超高峰值功率特性，在创造极端物理条件方面发挥着不可替代的作用。
此外，利用超强超快激光可在实验室中研究激光粒子加速、光核物理、伽马光－光对撞等微观尺度的前沿物理问题。
超快激光在材料科学中的应用
超快激光在材料科学中的应用第一章：超快激光基础知识超快激光，是指脉冲长度极短的激光。
一般来说，脉冲长度在飞秒以下（1飞秒=10-15秒），光子能量处于电子电离阈值以上，这种激光就被称为超快激光。
超快激光由于具有极高的空间和时间分辨率，被广泛应用于材料科学领域。
第二章：超快激光在化学合成中的应用超快激光可以用于化学合成中的反应控制。
超快激光脉冲可以使反应速度变得非常快，从而可以通过控制反应时间和能量，调节化学反应中的产物比例。
超快激光还可以实现精确控制反应的光化学过程。
此外，超快激光技术还可以用于分析化学中的样品分析。
例如，利用二次非线性光学效应，利用超快激光对样品进行扫描，可以得到样品内部的显微结构信息。
第三章：超快激光在材料加工中的应用超快激光可以用于材料的微纳加工。
由于超快激光的高空间分辨率和高能量密度，它可以精确地控制材料的割裂、打孔、粘结和蚀刻。
超快激光技术已经成为一种制造精密微型和纳米材料的重要工具。
利用超快激光加工技术，可以制作出各种材料，包括混合材料、生物材料、金属材料和半导体材料。
此外，超快激光技术还可以用于材料表面处理、成像、分析和成像。
第四章：超快激光在纳米科技中的应用超快激光在纳米科技中也被广泛应用。
静态纳米材料的性质可以通过表面等离子体共振的激发来调控。
超快激光可以通过在材料中引入新的动力学效应，来控制纳米材料的性质。
例如，超快激光可以通过引入光学非线性效应，控制光子在纳米材料中的波导传输。
利用光学非线性效应，还可以控制材料的吸收和散射。
超快激光还可以用于制备新型的纳米材料，例如碳纳米管、量子点等。
第五章：超快激光在生物医学中的应用超快激光可以用于生物医学中。
其原因在于，超快激光可以在非热性条件下作用于组织，从而避免组织的热损伤、振动和光化学反应。
超快激光可以用来成像和分析生物样品的微观结构，例如利用超快激光拉曼光谱，可以在活细胞中进行非侵入性激发。
此外，超快激光还可以用于生物样品的处理和操作，例如激光光刻、激光切割和激光筛选。
超快激光技术的发展及其应用
超快激光技术的发展及其应用超快激光技术是目前最先进的一种激光技术，它的发展已经吸引了众多科学家的关注。
超快激光是指脉冲时间在飞秒（fs）级别以下的激光，其特点是脉冲时间短、功率高、频率稳定，可以产生高强度的电磁场，具有很多独特的物理效应和应用价值。
超快激光技术的发展可以追溯到上世纪六十年代末期，当时激光技术刚刚兴起，人们开始注意到激光的脉冲时间对其应用效果的影响。
随着技术的进步，超快激光的发展进入了快速发展的时期。
比如，1985 年，德国科学家吉伯特（T. W. Hänsch）和霍尔（J. L. Hall）利用超快激光技术精确测量了氢原子的频率，开创了光谱测量领域的新局面。
此后，超快激光在材料科学、生物医学、信息技术等领域得到了广泛应用。
一方面，超快激光技术的发展推动了新材料的研究和应用。
超快激光技术可以实现高能量密度的局部加热和控制，从而可以创造出新的材料、半导体和光学器件。
比如，超快激光脉冲可以在铁磁晶体中产生一些特殊的磁性行为，这对磁处理和记忆技术的研发具有重要意义。
此外，超快激光还可以用来制造 3D 打印金属零件、石墨烯等高新材料。
另一方面，超快激光技术的应用也涵盖了很多生物医学领域。
由于超快激光的脉冲时间非常短，可以达到飞秒到皮秒数量级，其间的光强度高达 1014 到 1015 W/cm2，足以摧毁细胞内的生物分子，从而实现细胞的精确操作和研究。
例如，医生们利用超快激光技术对癌细胞进行杀死和治疗。
此外，超快激光还可以实现多光子显微镜技术，对细胞、组织、器官等进行高清影像，对神经科学、心理学等领域的研究提供了新途径。
除了材料科学和生物医学领域之外，超快激光技术在信息传输与处理领域也得到了广泛的应用。
随着科技的进步，人们对信息传输的保密性和速度提出了更高的要求，而这正是超快激光技术的长处所在。
实际上，激光器就是一种优秀的传输媒介，而超快激光则是更高级别和更先进的激光，则可以实现高速和超长距离的信息传输。
超快激光科学技术发展与应用研究
超快激光科学技术发展与应用研究近年来，超快激光科学技术的发展进入了一个新阶段。
以太秒超快激光为代表的超快激光技术已经成为当今最为热门的研究课题之一。
随着科技的不断进步，超快激光的应用范围也不断扩大，包括材料加工、生物医药、环保、光通信等多个领域。
本文将从超快激光的原理及发展历程、应用领域、发展趋势等方面进行探讨。
一、超快激光的原理及发展历程超快激光是使用飞秒激光器产生的，发射的激光脉冲时间极短，一般在飞秒（10^-15秒）到皮秒（10^-12秒）的范围内。
这种时间尺度足以捕捉电子的光学运动，因此超快激光被广泛应用于精准材料加工、光胶粘连接、微加工、高端成像、医学治疗、材料物理等领域。
超快激光的发展历程可以追溯到20世纪80年代，科学家们首次成功地开发出了皮秒激光。
进入21世纪，随着激光器技术的快速发展，飞秒激光的发射周期不断缩短，成为当时最为先进的超快激光。
2006年左右，太秒超快激光器已经得到了广泛应用。
二、超快激光的应用领域1.材料加工超快激光通过对材料进行精细加工，可以提高材料的表面粗糙度，增强材料的机械性能和耐磨性。
此外，超快激光还可以用于微电子器件的制造，如制造半导体元件、纳米材料等。
2.生物医药超快激光技术可以被用于生物医药，如癌症治疗、生物分子成像、DNA测序等。
目前，已经成功运用超快激光治疗癌症、糖尿病等疾病，使得疾病治疗更有效。
3.环境保护富余稀土镁铝催化剂制备是空气污染治理中的关键技术之一，超快激光在此方面的应用也越来越重要。
超快激光在制备催化剂的过程中，能够促进催化剂的活性，提高催化效率，有效地治理空气污染。
4.光通信随着互联网的普及，总带宽的需求也越来越大。
超快激光被广泛应用于光通信技术中，这是提高通信速度的关键。
超快激光和光光子晶体被广泛研究，用于通信、光存储、光加工等领域。
三、超快激光的发展趋势近年来，随着超快激光技术的进一步成熟，超快激光的出现将会在材料学、生物医药、环保、光通信等领域继续有所突破。
超快超强激光及其科学应用发展趋势研究
1、光子学领域：超快激光技术将有望实现更短波长、更高频率的光子学器件， 从而为光通信、光学信息处理等领域带来更快的速度和更高的效率。此外，超 快激光技术还可以用于研究光子晶体、量子阱等复杂光子结构的性质和功能， 为光子学技术的发展提供重要的科学支撑。
2、生物学领域：超快激光技术将有望在生物学领域中得到更广泛的应用，例 如用于研究生物分子的动态过程、蛋白质的结构和功能，以及进行细胞操作和 基因编辑等。此外，超快激光技术还可以应用于肿瘤治疗、再生医学等领域， 为疾病的诊断和治疗提供新的手段。
三、超快激光微孔加工工艺应用 场景
超快激光微孔加工工艺被广泛应用于各种领域。在电子领域，超快激光微孔加 工技术被用于制造高精度电子器件和微型电路。在生物医学领域，超快激光微 孔加工技术被用于制造生物组织结构和医疗器械。在光学领域，超快激光微孔 加工技术被用于制造微型光学器件和光学通信器件。此外，超快激光微孔加工 工艺还被应用于制造航空航天部件、汽车零部件等领域。
高能激光束的传输与控制技术则实现了对激光束的精确调控，为激光加工和激 光物理实验提供了良好的条件。激光与物质的相互作用研究则探索了激光对物 质的作用机制和应用，为激光加工、激光物理和材料科学等领域提供了重要支 持。
超强激光技术应用实例包括：高功率激光器在激光武器、激光加工、激光雷达 等领域的应用；高能激光束的传输与控制在激光通信、激光光谱学、基础科学 研究等领域的应用；激光与物质的相互作用在激光材料处理、激光医疗、激光 武器等领域的应用。这些应用实例不仅推动了科学技术的发展，也为实际生产 提供了重要的技术支持。
四、未来发展趋势
未来，超快激光微孔加工工艺将继续得到发展和应用。随着科技的进步，超快 激光器的性能将不断提高，为超快激光微孔加工工艺提供更强的动力。随着和 机器学习等技术的发展，自动化和智能化将成为超快激光微孔加工工艺的重要 发展方向。未来，我们期待着超快激光微孔加工工艺在更多领域得到应用，为 人类社会的发展做出更大的贡献。
超快激光技术的应用
超快激光技术的应用超快激光技术在当今科技发展中扮演着越来越重要的角色，涉及到了物理、化学、生物等多个领域。
它通过极短的激光脉冲，实现对物质的精细加工、分析和控制，成为了现代科技的一支强大助力，下面我们来探讨一下它的应用。
一、超快激光在材料科学中的应用作为一种能够在极浓度瞬间加工物质的技术，超快激光在材料科学中有着广泛的应用。
例如：利用超快激光可以使材料表面在极短时间内瞬间加热和急冷，使其形成不同形态的纳米结构，进而实现对材料表面的粗糙度和抗污染性的控制；同时，超快激光在材料科学中也被用于加工薄膜材料，这一技术不仅可以有效提高材料表面的抗氧化性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，还可以使其具有自润滑和自清洁功能。
二、超快激光在生物医学中的应用超快激光技术在生物医学领域的研究主要跨越了三个方面：药物输送、组织切割和生物检测。
利用超快激光技术能够在细胞和组织层面实现药物的有效传递，同时也可以高效地分解细胞壁和细胞膜，使得生物医学研究领域的组织工程、再生医学等领域有了更广阔的应用空间。
三、超快激光在光学通信中的应用超快激光技术在光学通信领域中，可以使光信号的波长在一个非常短的时间内在多个波长之间来回切换，实现高速数据传输。
同时，超快激光技术也可以利用飞秒激光将多个光信号合并到一起，然后传输到目标地点进行解码，大大提高了传输效率和安全性。
四、超快激光在纳米电子学中的应用超快激光技术在纳米电子学领域中也具有非常广阔的应用。
利用超快激光技术可以对纳米电子构造的电流和磁性进行高效控制，实现对纳米电子设备的完全控制和管理。
此外，超快激光技术还可以用于制造高速的纳米电路元器件，从而实现对大型芯片的制造。
五、超快激光在环保领域中的应用超快激光技术在环保领域中的应用主要包括大气污染控制、污水处理和废物处理。
例如，在大气污染控制领域中，超快激光技术可以利用较高的温度和压力将废气中的烟尘和压缩气体转化成未污染的水蒸气和二氧化碳；在污水处理领域中，超快激光技术能够高效地分解有机污染物，并且可以快速去除有害物质和异物颗粒，减少了处理时间和成本。
超快激光加工技术的研究与应用
超快激光加工技术的研究与应用超快激光加工技术是近些年来兴起的一项重要技术，它将激光的能量通过衍射、反射、聚光等技术聚焦在微小的区域内，用以加工各种材料。
它的加工速度非常快，一般来说，它的加工速度可以达到常规激光加工速度的多倍。
本文首先将介绍超快激光加工技术的相关理论和基本原理，接下来，将详细介绍超快激光加工技术的应用及其未来的发展方向。
一、超快激光加工技术的原理超快激光加工技术主要利用超快激光脉冲的能量和速度。
激光脉冲是短暂的、高峰值的激光束，它可以在1皮秒至100飞秒内发出，携带着高达100微焦耳（µJ）的能量。
超快激光脉冲的速度非常快，光速的三分之一。
这种特殊的激光脉冲可以在极短的时间内将光能聚集到一个非常小的空间内，达到对材料进行精细划分的效果。
同时，超快激光加工技术还可以利用钛膜、碳纳米管等的特殊光学性质来实现更加精细的加工。
二、超快激光加工技术的应用超快激光加工技术已经广泛应用于军事、医疗、制造、科研等各个领域。
其中制造业是超快激光加工技术的主要应用领域之一。
它主要应用在汽车制造、石油石化、电子制造等大量制造领域，广泛应用于模具、铝、钛、合金、陶瓷等材料的制造与处理。
第二个主要的应用领域是医疗领域，超快激光加工技术可以制造出微型医疗设备、微型医用器械和人工晶体等。
这些器械需要非常精确的加工，因为它们需要在人体内发挥作用。
超快激光加工技术的微小加工方法可以制造出十分精确的医疗设备。
此外，超快激光加工技术还可以用于制造纳米管、纳米点和纳米线等纳米材料。
这些纳米材料具有高度的稳定性和导电性，因此在电子领域中也有很重要的应用价值。
纳米管还可以用于制造清洁能源电池等产品。
三、超快激光加工技术的未来发展方向超快激光加工技术的发展方向主要是在精细加工和纳米加工方面，如靶向性药物的制造，将药物精确送达接近疾病部位；制造各种小型、高精度的电器元件和机械部件；纳米传感器和纳米机器人等。
此外，超快激光加工技术将以更高的速度和更大的功率进行进一步的研究和发展，利用更高能量的超快激光脉冲，将能够加工出更多材料。
超快激光技术在精细加工中的应用
超快激光技术在精细加工中的应用随着科技的不断发展，超快激光技术在精细加工领域中得到了广泛的应用和重视。
超快激光技术不仅可以提高加工工艺的精度和速度，同时也在材料加工、医学、环保等领域发挥了重要的作用。
一、超快激光技术的基本原理超快激光技术是一种利用超快激光脉冲来实现物质表面精细加工的技术。
它是利用飞秒激光等直接加工物体外表面，从而制造出精细的芯片、微电子器件、生物芯片、精密仪器等。
超快激光脉冲一般在飞秒（1飞秒等于10的负15次方秒）以上，脉冲能量较小且峰值功率极高，其脉宽和重复频率均远高于传统激光技术。
这些特点保证了超快激光技术的高精度和高效率。
二、超快激光技术在材料加工中的应用超快激光技术在材料加工方面具有诸多优势。
例如，与其他传统加工方法相比，超快激光技术的加工精度更高，加工过程更加安全，能够避免传统加工方法对材料的割裂、热缩、断裂等不良效应。
此外，利用超快激光技术可以制造出微观结构，而这种微观结构在材料耐磨、耐腐蚀、防紫外线等方面都有重要的应用价值。
例如，利用超快激光技术可以加工出具有微观纳米结构的表面，这种表面可以增加材料的表面积，提高材料的抗磨性和耐久性。
三、超快激光技术在医学中的应用医学领域中，超快激光技术也发挥了重要的作用。
例如，利用超快激光技术可以进行白内障手术，该手术具有低风险和快速恢复的优点。
此外，超快激光技术还可以用于该科技手术。
四、超快激光技术在环保中的应用除了材料加工和医学领域，超快激光技术在环保领域中也得到了广泛的应用。
例如，超快激光技术可以用来清除危险废弃物、污水等有害物质。
此外，超快激光技术还可以用来进行水和空气的净化处理，保护环境。
总的来说，随着科技的不断发展，超快激光技术在各领域中的应用将越来越广泛。
同时，随着技术的不断提升，超快激光技术的加工精度和效率也将不断提高。
相信在未来的发展中，超快激光技术将会成为工业界、医学界和环保界的重要技术手段，为人类的生产和生活带来更多的价值。
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超快激光开辟加工应用新天地自1960年代激光技术问世以来，其应用范围早已愈来愈广，激光在加工方面具有加工精细、生产效率高、适用范围广及易自动化等优点，因此对很多应用产业包括印刷电路板、太阳能电池和平面显示器产业等，特别具有影响力。
而受近年3C产品朝向「轻薄短小」与「多功整合」发展趋势影响，「微制程」更成为电子产业再升级的关键，而激光具有可在物件极微小区域范围内进行加工动作的特性，可用来取代一些传统制程所无法完成的工作项目，因此特别受到广泛注目。
微激光加工制程技术依激光光脉冲宽度可区分为：飞秒级（fs）、皮秒级(ps)及奈秒级(ns)激光等，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机一般次皮秒级和飞秒级属於超快激光加工。
飞秒级激光由美国Clark-MXR公司生产的激光加工机为主，产品尺寸精度可达奈米等级(约50nm)。
相较於传统激光(奈秒级)容易发生热效应的微裂缝、融熔残渣、重铸区、精度差的缺点激光打标机，飞秒激光所具备的超强、超快、超微物理特性，使其在IC半导体、显示器、生医、太阳光电、微机电等产业深具突破性的应用潜力。
超短脉冲激光(或称超快激光)之所以能达成高品质之微加工制程乃因於此超短脉冲於加工物质上的作用机制。
超短脉冲的光交互作用机制与传统激光脉冲完全不同，以下我们将基於相同的微加工过程而唯有脉冲时间不同的基础下做详细比较。
首先，我们可以了解微加工的品质强烈地取决於工件上的热堆积程度，或更精准地说是依热的能量所留在材料上所带来的破坏。
而超短脉冲则远远比任何标准要来的短的多，所以能量并没有足够的时间经由热传导等机制扩散至加工点外的区域。
如此高的能量在如此快的时间内聚积在材料中，将导致所谓电浆化的反应，此电浆随即从材料中以高能量气体形式带着大部分的热能飞散而出。
过程中，材料是由固态不经液态直接转换成气态溅散，所以几乎没残留什麽热在材料上，加工品质因此非常理想。
没有任何激光打标机其他的加工模式能够产生如此高的能态，所以拥有此独特能力的超快激光才能达成有别於传统激光加工所达不到的加工精度。
首先我们要先了解传统激光加工的原理，如此我们才能更进一步理解超快激光加工技术的不同之处。
当然我们必须阐明这些是很复杂的，甚至有些部分在物理上来说都还不是完全地被了解了。
尽管如此，我们确实了解到极短脉冲在物质上的交互作用与传统激光加工是完全不一样的。
例如，我们已经知道超快激光脉冲在物质的交互作用上具有极高的再现性(我们将在後面讨论其原因)，这一发一发具再现性的结果也使得微加工能获得极高的品质。
首先要从了解一些我们不是那麽熟悉的时间尺度开始，以下是一些短时间的尺度定义：毫秒、微秒、奈秒、皮秒及飞秒。
飞秒是奈秒的百万分之一。
是的！那是一个非常快的时间，所以我们称其为＂超快＂。
一般常见的传统激光加工机的激光脉冲大约是几个奈秒，所以飞秒激光的脉冲大约仅有百万分之一，那麽短、那麽快！为了方便讨论的缘故，我们较武断地将光与物质的交互作用物理机制分成两种时间范围，一种是激光脉冲非常非常短(称为超短或超快脉冲)，而另一种则是没那麽短(相对上称其为长脉冲)。
一般将超短或超快脉冲定义为小於大约10皮秒甚至短於一个皮秒，而大於10皮秒则归类於长脉冲。
长脉冲激光可能是连续波、半连续波或是Q开关激光，只要他们发出的激光光符合我们此处的定义。
事实上，目前市面上几乎所有商用激光激光打标机都属於我们所定义的长脉冲激光的范畴，就让我们先来看看长脉冲激光的加工机制。
长脉冲与物质交互作用的基本方式为藉由激光所带来的热堆积在脉冲时域内扩散至材料上，如图一所示。
技术上来说，激光的脉冲宽度比热扩散时间来的长，若是做激光焊接，这将是一个很好的现象，但对其他大多数微加工来说，周围材料上热扩散的效应就不是我们所乐见的了。
为甚麽呢？以下我们来探讨许多会因热扩散伤害到加工品质的因素。
图1 长脉冲雷射加工物理机制热扩散会降低微加工制程上的效率，因为将能量带离加工点，而使其降低了原本应完全用来移除材料的能量。
试想一下，若是水桶中有个洞不断地让水漏出来，就得补更多的水来平衡所漏出的部分。
当材料的热传导系数愈高，就像是水桶中的洞愈大，就得补愈多的水进桶中把他补满。
1 热扩散也会降低聚焦点(加工点)的温度，导致加工温度只略高於材料熔点。
材料的移除是基於高能集中於加工使其熔融部分进而蒸发，如图一所示，溅射出来的微珠会再掉落回加工务表面进而污染样品，此污染物甚至可能相当大。
因为残留的温度更会使其牢牢地黏附在加工件上，使得清理上非常困难，甚至造成加工件的破损。
2 热效应亦会降低加工精度。
一般来说，热会从聚焦点往外扩散，使得熔融区域将远大於雷射聚焦点尺寸，因此很难做到微细加工。
换句话说，材料的移除飞溅区将不仅局限於光束本身的聚焦点大小，所以即使雷射点大小能到达1微米甚至更小，但在很多的材料上是无法做出小於10微米直径大小的。
3 热扩散会影响加工点周微一个很大的区域，一般我们称之为热影响区(heat-affected zone或HAZ)。
热能波(或衍生而来的冷却波)将於热影响区内传播，引起机械应力，且可能产生激光打标机微裂缝(甚至大裂缝)，如图一所示。
随着材料冷却，这些缺陷将”冻结”在结构内部。
而之後在使用时，这些裂缝可能会更加延伸至块材深处进而导致元件提早失效。
另一个具有相当程度关联性的现象是加工孔洞周围重铸区的形成，此区重新凝固的材料与原本未熔融的材料在物理甚至化学特性上有极大的不同，重铸区的机械结构性也较为脆弱，因此几乎都需要在加工後加以移除。
在某些应用上，例如动脉支架的精密加工，为了能在人体内使用，此重铸区(又称熔渣)必须经过多道繁复、昂贵的後清理制程。
4 有时热扩散也会导致表面震波的形成，而导致元件加工区附近的结构或多层膜材料受损。
当震波的振幅随着加工材料改变时，通常在制程上愈多的能量堆积会导致愈强的震波形成。
显而易见地，热扩散会伴随着多种物理或化学现象而影响微加工制程，因此该如何降低甚至除去热扩散的效应是制程上极为重要的课题。
图2 长脉冲雷射加工於1mm厚度之Invar合金雷射加工还有一些限制，例如，毫无意外地传统雷射并无法加工透明材料。
但是超快雷射办的到！超快雷射能够加工透明材料。
所以，若以市面上长脉冲雷射做微加工，热扩散效应将支配着加工制程，伴随着许多我们不希望见到的效应而降低了加工的品质。
Invar(一种镍铁合金)在室温下具有极低的热膨胀系数，因此常用於需要高度稳定的机械设计上。
图二的样品是以长脉冲雷射(雷射参数为脉冲宽度8奈秒，能量0.5毫焦耳，未施以气体喷嘴)加工後的结果。
很明显的，在此条件下的加工制程看起来无法让人满意激光打标机，在加工区边缘可以看到很清楚的重铸区，还有大块的熔渣残附在加工区边缘。
当然我们可以试着用某些种类的气体喷嘴在加工过程中加以协助，但需注意的是，喷嘴虽然能物理性地将熔融物从加工区移除达到清洁性较好的切割结果，但也可能交互污染下游样品。
图3 热影响区(HAZ)在长脉冲雷射加工下产生的熔渣我们接着讨论超快雷射脉冲的加工移除制程，基本的特徵在於雷射脉冲照射过程中，光与物质的交互作用是在极快速的时间内完成，因此热的堆积并没有足够的时间从加工点扩散到其他区域。
雷射脉冲时间比热扩散的时间还短，通常这是非常罕见的也是非常吸引人的特点，而这几乎只有超快雷射能办到。
1 因为能量根本没足够的时间扩散开来，可以大幅提升机械加工的效率。
例如上述水桶的例子，就像没有了会漏水的那个孔，雷射的能量就无处可跑(更精准的说是没有时间传到别处)，激光打标机不断地在加工点累积，几乎在瞬间让温度上升到材料的熔点、然後很快地远远超过沸点。
事实上，温度直接爬升至所谓的电浆区，听起来神奇，正因为这不是一个平常的科技经验。
2 超快雷射能够带来一个难以置信的尖峰功率，通常可达到百亿瓦级(10 GigaWatt，这甚至比一个大型核电厂的平均功率来得高)，因此在加工点每平方公分的雷射强度可轻易地超数百兆瓦。
毫无疑问的，目前还没甚麽其他人造的物品能达到如此高的功率强度。
3 所以没有甚麽材料能够承受如此高的功率强度，也就是说，我们可以以超快雷射的脉冲去加工非常硬或熔点非常高的材料，例如钼(Molybdenum)跟铼(Rhenium)等。
图4 超快脉冲雷射作用机制在此缺少热扩散效应的机械加工制程中，还有哪些作用产生呢？以超快雷射的脉冲使得材料表面产生电浆化之後，内部力量产生的压力会形成一股爆炸性的烟缕而往外喷散，原本材料原子间的内聚力远远不足承受高浓度的离子(带电荷的原子)及电子从表面爆发激光打标机开来。
因为电子比起离子来得轻且较具有动能，所以会在此过程中先快速喷离材料，然後才是离子的喷发，因为这些都是带正电的离子，所以因互斥的力量喷离材料。
当然，此过程不会有微滴凝结於材料周围，而且，没有熔融的过程自然没有飞溅的材料污染附近的表面。
图5 两种雷射加工於1mm厚度之Invar合金接下来我们将叙述更多飞秒雷射在微加工制程上的优势，我们以上述1公厘厚的Invar(镍铁)合金，在相同的条件下改以200飞秒，0.5毫焦耳的超快雷射来加工，很明显的，从图五的结果可以看出来，超快脉冲的加工面乾净很多，不仅看不到重铸区，边缘较直，而且没有污染物附着的问题，我们能轻易的做出超快脉冲加工品质较优、加工效率较高的结论。
影响加工制程效率的因素尽管超快雷射加工大部分的独特优势能以不具热扩散来加以解释，但仍有一些非常重要的特性，诸如每发激光打标机超高重复性、次微米结构加工能力、透明材料加工能力，必须让我们审视超快脉冲与物质交互作用时的更详细物理原理。
除了热扩散、加工雷射光的波长及雷射聚焦点相对加工件的位置之外，加工制程中的随机(Stochastic)或肯定(Deterministic)模型也将决定加工精度。
图6 长脉冲与材料间交互作用机制如图六所示，我们在此将雷射脉冲视为一种电磁波，电磁波的频率相当於雷射脉冲的”颜色”，而波包的长度即为雷射的脉冲宽度，波的振幅则为雷射的尖峰功率。
当光学波包(即此雷射脉冲)进入加工材料，即开始造成电子受激振荡。
束缚电子因受限於固定位置，所以仅产生小幅度的摆动，相对的，未受束缚的自由电子一旦受激便将强烈振荡起来，而且偶而会碰撞到附近的原子。
如果雷射场的强度够大，则会把电子束缚的能阶中踢出，如此便有了两个自由电子；相同的这两个自由电子可能再去撞出另两个附近原子中的电子，如此一直反覆下去。
这类的倍增效应一般称之为雪崩效应，而此过程中产生了电子及离子化的原子，所以我们称其为”雪崩离子化”。
全部的过程如图六所示，一开始时，至少必需有一个以上的自由电子存在电磁场中，若没有自由电子，就没有雪崩过程的重要开始，也就无法完成材料的加工。