当精度要求达到一微米的时候，超短脉冲激光(或超快)对于重塑、焊接，或以其他方式修改大量的材料来说是最棒的工具。传统激光焦点能量在空间和波长上达到精度和成本效率比机械工具或等离子体放电侵蚀更加优秀。超短脉冲激光增加高脉冲的能量极大地改变光物反应。
使用超短脉冲激光在微加工中的特有优势包括增强的尺寸精度和更严格的公差，减少损害并去除后续处理步骤。这些激光器利用薄磁盘或光纤架构，使大功率输出，脉冲持续时间达到飞秒的范围。虽然该设备最初花费更多，但加工精度发生实质性的改善，让新设计降低整体时间，生产线的操作成本。因此，超短脉冲激光已经成为汽车，医疗设备和消费电子等行业重要的生产工具(见图1)。
图1 超短脉冲激光器制作的微自行车与站立的欧元硬币大小的比较
高价值的产品，如智能手机、汽车和医疗设备的设计尺寸精度在几年前对于制造成本来说是不切实际的。精密的好处是明显的:轻量级的电子设备，燃料高效利用，低污染的汽车和更多功能可靠的医疗设备。
例如，保护智能手机和平板电脑的触摸屏或相机镜头的透明盖板是强化玻璃或蓝宝石材料，因为这些材料的硬度和抗划伤性，切割时必须没有任何模式偏差、裂纹，切割边缘要保证10μm以下误差，以避免影响后续生产步骤以及消费者的触控体验。
机械力的钻石锯，或传统激光技术相关的热切割过程中产生的不受控制的脆性裂纹、锯齿的边缘和缺陷。这些通常被切割后会加上研磨和抛光的步骤。
相比之下，超短脉冲激光器切割玻璃和蓝宝石过程中，由于没有机械力或热扩散影响，切割边缘没有大的瑕疵。由于盖板是按照设计规范用激光直接切割，所以研磨和抛光是必要的。此外，超短脉冲激光器可以加工脆性材料但是不能使用机械工具(见图2)。
图2 使用超短脉冲激光器在陶瓷、玻璃和蓝宝石等材料上切出各种形状和大小
在高产能、大容量的环境下，各部分都要达到设计精度是十分必要的。因为高价值产品的性能直接取决于准确匹配设计公差，生产线上，任何缺乏可重复性意味着各单位产品性能变化。甚至导致不能达到消费者的期望或政府监管标准，不受控制的产品变化是一个严重的问题对于许多新颖的产品技术。
新一代的汽车的燃料喷射器，称做气体直接喷油器(GDi)，就是一个精密制造理论的例子。发动机性能的一个主要因素是产生的喷流型发动机气缸中的每个喷油器。在气缸控制燃烧动力学中，燃料喷射量和燃料液滴的分布最终影响燃油效率和引擎的马力。喷油器性能要求喷孔直径和定义好的边缘裂缝的公差保持±1μm以内。
以前，GDi喷孔通过火花塞（EDM）用高碳钢喷射器钻洞。使用EDM技术的大量喷油器的孔径公差通常在±3μm，源于电侵蚀的随机性质。这会导致喷油器的喷流型变化，或多或少导致的燃料在发动机汽缸中循环，成为影响发动机性能的主要因素。
另一方面，超短脉冲激光钻孔加工，每一个激光脉冲精确去除相同数量的材料，实现一个近乎完美的喷孔。每束激光脉冲打孔的深度，根据脉冲能量设置不同，在在几十到几百纳米之间。激光钻孔很容易达到±1μm孔径公差。通常1秒钟每孔。因此，每个喷嘴有效喷出燃料，发动机符合所有的性能和排放要求(见图3)。
图3 高纵横比微孔钻超短脉冲激光器
当传统激光加工无法完成微米级别加工及大量的返工。同时，部分产品可能在最后检查中未通过，严重影响工厂的产量。后置处理通常包括体力劳动，腐蚀性化学物质，微调生产线上的各个部分。这些强加的额外的成本可能进一步减少产量。因此，所有生产设备的总成本(每年)，包括所有后处理部分，是精密制造业的最佳比较选择。
心血管支架的制造是一个明确证明，激光加工过程是从一个挤压金属管子切割出错综复杂的格子花纹。格子花纹可以支撑10μm宽度设计，通常包含了许多急弯处和柔性铰链。常规激光加工会产生热影响区(HAZ)和重塑金属，后处理前必须完成最后抛光和支架的装配。手动去毛刺和化学腐蚀是消除缺陷的常见方法，而这些需要为熟练工人和材料增加成本。
全面投产中，超短脉冲激光切割挤压管的支架没有明显的热影响区和重塑。这意味着手工去毛刺和化学腐蚀生产过程可以去掉，直接到抛光和转配阶段。此外，超短脉冲激光器的加工可以适应不同材料和不同结构。因此此设备可以装配多种医疗设备的产品线。再利用设备提供了引人注目的总成本，节省了医疗设备制造商成本(见图4)。
图4 超短脉冲激光器在金属管上切割的复杂图案
超短脉冲激光材料加工的好处是二十多年前在学术界和国家实验室的研究人员首次确认。事实上，首次提出应用之一是在军事武器方面飞秒激光加工高挥发性材料。高功率超短脉冲激光在商业应用的成本更加敏感，只在过去五年工业激光系统达到适当的成本、性能和可靠性组合，对大数量的生产有积极的影响。
大部分高功率、工业超短脉冲激光器是基于薄磁盘或光纤激光器结构，是因为这种几何构造对于热处理的优势。与传统的激光晶体棒相比，薄圆盘和光纤的几何图形面积与体积比率很高，意味着热提取更迅速、更均匀。这种激光架构在过去的十年里整个激光产业发展同时为工业超短脉冲激光上铺了一条清晰的道路。
高功率、高能量超短脉冲激光器使用的是激光振荡放大器架构而不是简单的单束激光腔。飞秒激光进一步要求啁啾脉冲放大(CPA)去保持高峰值功率脉冲。这些工业激光器设计架构概念比传统的激光器更加复杂。尽管如此，超短脉冲激光器的测试和稳定发展引领着实际工业电器制造业，如德国通快的激光系统。
实际上，即便是超短脉冲激光也有精度限制。每一种材料和每一部分结构都有特定的要求，限制了激光工艺参数的选择。当激光的平均功率足够高时，飞秒和皮秒激光脉冲甚至可以把量化的热能传给底层，通过比较每一部分光束的相对运动。例如，每个喷油器喷孔被壳体限制了油量。热量累积就会发生，高功率激光水平影响零件质量。你只能将零件或激光束移动如此之快。
一般来说，更高的激光功率缩短了脉冲宽度，达到了非热加工要求。为什么不使用更短脉冲激光呢?在某些时候，激光光束传到材料成为限制因素。典型的微加工应用，光束集中在10μm直径，脉冲能量在100mJ范围内，减短脉冲持续时间大约400fs时会导致光束自聚焦。这是在常压下的克氏折射率的假设。
与传统的激光相比，超短脉冲激光的生产参数包含更多的选项。在越来越多的情况下，某种程度上增加的复杂性让激光材料加工的好处不在引人注目。实现超短脉冲激光材料加工要求技术超出标准的行业标准。应用专家的工作使流程更加专业。
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