超快激光主要以飛秒激光作為研究與應(yīng)用的，作為一種科學(xué)研究工具與手段，飛秒激光的應(yīng)用可以大體上概括為三大主要方面，即飛秒激光在超快領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、在領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用和在超微細精密加工中的應(yīng)用。

　　（1）超快現(xiàn)象是指發(fā)生在物質(zhì)微觀體系中快速變化的物理、化學(xué)或生物過程。飛秒激光在超快現(xiàn)象研究領(lǐng)域中所起到的是一種快速過程診斷的作用。飛秒激光尤如一個極為精細的時鐘和一架超高速的“相機”，可以將自然界中特別是原子、分子水平上的一些快速過程分析并記錄下來。在這一領(lǐng)域，飛秒激光為我們開了一扇新的大門，讓我們得以窺見更加細微的自然世界。

　　（2）飛秒激光在領(lǐng)域中的應(yīng)用（又稱為強場物理）歸因于具有一定能量的飛秒脈沖的峰值功率和光強可以非常之高。這樣的強光所對應(yīng)的電磁場會遠大于原子中的庫侖場，從而很容易地將原子中的電子統(tǒng)統(tǒng)剝落出去。因此，飛秒激光是研究原子，分子體系高階非線性、多光子過程的重要工具。與飛秒激光相應(yīng)的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飛秒強光可以用來產(chǎn)生相干X射線和其它極短波長的光，可以用于受控核聚變的研究。

　　（3）隨著集成電路規(guī)模的日益增大，電子元器件在尺寸上變得越來越小，這方面的需求為超微細加工技術(shù)提供發(fā)揮空間。飛秒激光用于超微細加工是飛秒激光用于超快現(xiàn)象研究和現(xiàn)象研究之外的又一個飛秒激光技術(shù)的重要的應(yīng)用研究領(lǐng)域。這一應(yīng)用是近幾年順應(yīng)市場需求而開始逐步發(fā)展起來的，目前已經(jīng)取得了不少重要的進展。