飞秒是一种时间单位，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一。在1飞秒之内，光只能走0.3 μm，这只是不到一根头发丝的百分之一。
飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒激光器对时间的分辨率可以达到飞秒的程度，由此得名。当一台机器对时间的分辨率达到一定的程度时，它就可以看到许多我们平时用肉眼看不到的运动细节。经计算，飞秒激光器已经获得了人类在实验室中所能获得的世界上最短的脉冲。通过它，可以看到更快速、更微妙的运动，例如绿色植物的光合作用过程、细胞的分裂过程、电子围绕原子运动的过程等。
飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域，并开创了一些全新的研究领域，如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合，使人们可以研究半导体的纳米结构（量子线、量子点和纳米晶体）中的载流子动力学。在生物学方面，人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/ 探测技术， 研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。
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