超快激光器（Ultrafast Lasers）
定义：发射超快脉冲的激光器。
超快激光器通常指用于发射超短脉冲的锁模激光器，例如，持续时间为飞秒或皮秒的脉冲。更精确的叫法应为超短脉冲激光器。而超短脉冲激光器几乎都是锁模激光器，然而增益开关效应也可以产生超短脉冲。

超快激光器的种类（Types of Ultrafast Lasers）

以下简要列出了最重要的超快速激光器的种类：
钛-蓝宝石激光器，通常是克尔透镜锁模，最短可以产生持续时间低至约5 fs的脉冲。它们的平均输出功率通常为几百毫瓦，带有例如80MHz的脉冲重复频率和几十飞秒或更短，脉冲持续时间为几十飞秒或更短，导致一个极大的峰值功率。但钛-蓝宝石激光器需要来自一些绿光激光器的泵浦光，这使得它们更加复杂和昂贵。存在各种基于例如掺镱（晶体或玻璃）或掺铬的激光晶体的二极管泵浦激光器。它们通常使用SESAM被动锁模。尽管二极管泵浦激光器的脉冲持续时间并不如钛-蓝宝石激光器的脉冲持续时间那样短，但二极管泵浦激光器在脉冲持续时间、脉冲重复率和平均功率（见下文）等方面都能覆盖很宽的参数区域。基于掺杂稀土元素的玻璃光纤的光纤激光器也可以是被动锁模的，例如，使用非线性偏振旋转或SESAM。在平均功率，特别是峰值功率方面，它们比体激光器更受限制，但可以方便地与光纤放大器组合。关于锁模光纤激光器的文章给出了更多的细节。锁模二极管激光器可以是整体器件或外腔二极管激光器，并且可以是主动的，被动的或混合锁模。通常，锁模二极管激光器以适中的脉冲能量在高的（数千兆赫兹）脉冲重复率下工作。超快激光振荡器可以是超快激光系统的一部分，其也可以包括一个超快放大器（例如光纤放大器），以增加峰值功率和平均输出功率。

物理现象（Physical Phenomena）

以下超快光学和超快激光物理学的现象是与超短脉冲激光器最为相关：
克尔效应引起自相位调制，自相位调制是一种紧随着脉冲强度的折射率的变化。它也引起克尔透镜锁模。当非线性具有有限的响应时间时，会发生例如拉曼散射和自陡效应等相关非线性效应。色散对这种脉冲形成时的非线性效应有很大的影响。用于被动锁定的可饱和吸收体引入损耗，在高的光强度下会降低。即使是所谓的缓慢吸收体，损耗的变化通常在脉冲后几个皮秒内恢复。超快激光器及其应用的研究领域称为超快激光物理学和超快光学。它包括超快激光器中发生的各种效应，还包括可以使用超短激光脉冲进行研究的现象。这些应用领域包括，例如高强度物理学（→高次谐波的产生），频谱检测，激光光谱学和太赫兹科学。它还有广泛的工业应用，随着紧凑、高功率和成本划算的锁模激光器的出现，工业应用变得更具吸引力，包括诸如飞秒材料加工（特别是微加工，波导写入），医学治疗（例如眼科学），激光显微术和断层扫描，计量学（例如，采用频率梳），采用电光采样的高速电子学特征，通过光学采样的太赫兹光谱学，和光纤通信。

超短脉冲产生领域的发展（Developments in the Field of Ultrashort Pulse Generation）

超短脉冲发生领域已经发展了大约三十年，因此被认为是相对成熟的。一些最重要的或多或少已实现的进展如下：
虽然染料激光器早期在该领域占主导地位，但染料激光器已经几乎完全被长寿命、高功率和高效率的二极管泵浦固体激光器所取代。基本上只有几个特殊的光谱区域仍然使用染料激光器。其竞争对手是同步泵浦光学参量振荡器。一个重要的技术发展是主要用于被动锁模的重要器件的半导体可饱和吸收镜（SESAMs）[11]。尽管这些器件自20世纪90年代初已经开始使用，但是随着SESAM设计的改进、更广泛的可用半导体材料、改进的制造技术、特别是通过对其极限应用的掌握，即极端参数的实现。现今，SESAMs可用于涉及脉冲持续时间、激光波长和功率水平的非常宽的参数区域。固体激光器（未进行外部脉冲压缩）可达到的脉冲持续时间已经下降到5.5 fs左右，对应于大约两个光学振荡周期（几个周期脉冲）[5,6]。这是用克尔透镜锁模钛蓝宝石激光器实现的。所得到的光谱非常宽，具有大约一个倍频程（倍频程展宽光谱）的超宽带宽，尽管半峰全宽（FWHM）通常稍微较小。使用脉冲压缩技术可以进一步缩短超短脉冲。先进的压缩设置允许低于3 fs的脉冲持续时间（尽管在此参数范围内脉冲持续时间的概念变得非常重要）。高次谐波产生的技术甚至允许在极紫外光谱区域产生阿秒脉冲。二极管泵浦的固体激光器，特别是基于掺镱的固体激光器，已经开发到具有高达80W的极高的平均功率[10,12]和几十微焦的脉冲能量[13]。这种进步是基于薄盘激光头、对调Q不稳定性的理解提高、可饱和吸收体的损伤问题、谐振腔设计，最重要的是对所有这些方面的复杂相互作用的清晰认识。具有微型谐振腔的[]和掺铒激光器已经开发出来，用于产生具有几十GHz或甚至高于100GHz的极高脉冲重复率的脉冲串[9]。这主要需要优化的谐振器设计和对调Q不稳定性的更好理解。这种激光器发出具有中等平均输出