過去十年中，超快光纖激光器技術(shù)在總功率、脈沖和光束質(zhì)量、易用性和穩(wěn)健性等方面取得了長足的進(jìn)步。因此，超快光纖激光器開始應(yīng)用于多個(gè)制造行業(yè)中對(duì)材料進(jìn)行高效、高精度的加工。本文章總結(jié)了最近用高脈沖重復(fù)頻率的超快光纖激光器進(jìn)行材料微加工的幾項(xiàng)研究進(jìn)展。特別有趣的是，在一些其他的材料研究中，幾種激光加工的材料被發(fā)現(xiàn)了新的特性和功能，這導(dǎo)致超快光纖激光器不僅被當(dāng)作一種強(qiáng)大的材料成型工具，同時(shí)也有可能成為一種有效的材料制備工具。

                     　　玻璃和塑料焊接

　　對(duì)于大部分精密的材料加工應(yīng)用來說，在工件中產(chǎn)生的多余熱量是不需要的。然而，對(duì)于透明材料的微焊來說，精密控制的熱量積蓄對(duì)于融化材料并形成焊縫非常關(guān)鍵。聚焦的超短脈沖的高強(qiáng)度會(huì)引起透明材料中的非線性吸收，因此只會(huì)在兩種材料的接觸面上激光焦點(diǎn)周圍很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量。每一個(gè)激光脈沖都會(huì)產(chǎn)生很少的熱量，如果焦點(diǎn)區(qū)域在下一個(gè)脈沖來之前就冷卻下來，那么這個(gè)熱量也就可忽略不計(jì)。如果脈沖之間的空間重疊以及脈沖重復(fù)頻率足夠高（數(shù)百kHz及以上），熱量將迅速地在這一區(qū)域積累并引起材料熔化?？梢酝ㄟ^改變重復(fù)頻率及光束掃描速度來精確地控制熔化的量。這一技術(shù)已經(jīng)在玻璃和塑料焊接上得到了應(yīng)用。圖1展示了兩塊玻璃之間焊接面的截面。這種無需密封的高速、精確的焊接有許多好處，例如在制造太陽能電池板時(shí)面板邊緣需要密封，目前要用專門設(shè)計(jì)的密封膠和熱熔系統(tǒng)來完成。

　　“脈沖串模式”脈沖激光沉積

　　脈沖激光沉積制造薄膜技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于新材料開發(fā)的基礎(chǔ)研究中。大功率納秒脈沖激光燒蝕往往會(huì)在等離子體羽輝（羽毛狀的發(fā)光團(tuán)）中形成大的熔滴，這會(huì)影響薄膜質(zhì)量。有許多機(jī)械和電子的方法可以控制燒蝕的羽輝來補(bǔ)救熔滴的問題。高重復(fù)頻率的超快光纖激光器提供了一種替代解決方案。特別是將激光脈沖集合在一起形成一個(gè)脈沖串（bursts），每個(gè)脈沖串包含數(shù)個(gè)單獨(dú)的脈沖，這可以實(shí)現(xiàn)更為精確的熱量控制，讓靶標(biāo)物直接氣化而不會(huì)形成大的熔滴。

　　光纖激光體系可以直接從激光光源快速地輸出脈沖串，稱為脈沖串模式。例如，如圖2(a)所示，在進(jìn)入放大階段之前，可以用聲光調(diào)制器從50MHz的振蕩器中篩選種子脈沖，最后輸出的是由多級(jí)脈沖組成的脈沖串，而且相鄰脈沖的間隔為20納秒。20納秒的脈沖間隔非常短，可以引起多重累積效應(yīng)，包括靶標(biāo)物的熱量以及燒蝕羽輝和緊隨其后的激光脈沖間的熱量，最終這將可以優(yōu)化薄膜質(zhì)量。圖2(b)展示了用這種方法沉積的TiO2薄膜。如圖中的透射電子顯微鏡圖（TEM）所示，薄膜的質(zhì)量非常高，薄膜表面達(dá)到了原子級(jí)別的平滑程度，薄膜和基質(zhì)間的界面也很平滑。用光學(xué)顯微鏡觀察100毫米的區(qū)域也沒有發(fā)現(xiàn)大的熔滴。