飛秒脈沖激光具有以下兩個特點：(1)脈沖持續(xù)時間短。飛秒脈沖的持續(xù)時間可以短至幾個飛秒，而光在1fs內(nèi)僅僅傳播0.3μm，比大多數(shù)細(xì)胞的直徑還要短；(2)峰值功率極高。飛秒激光將脈沖能量集中在幾個至幾百個飛秒的極短時間內(nèi)，因此其峰值功率很高。例如，將lμJ的能量集中在幾個飛秒時間內(nèi)并會聚成10μm的光斑，其光功率密度可達到1018W／cm2，將其換算成電場強度則為2×1012V/m，為氫原子中庫侖場強(5×1011V／m)的4倍，這就有可能將電子從原子中直接剝離出來。
從激光與透明材料的相互作用機理來看，脈沖寬度從連續(xù)激光到幾十皮秒，損傷機制為雪崩電離過程，依賴與初始的電子密度，而材料中的初始電子密度由于材料中雜質(zhì)分布的不均勻而變化很大。因此，損傷閾值變化也很大。對長脈沖激光損傷閾值定義為可引起損傷幾率為50％的激光能流密度，即長脈沖激光損傷閾值是一個統(tǒng)計值。超短脈沖激光的場強極高，束縛電子可以同時吸收n個光子直接從束縛能級躍遷到自由能級。超短脈沖激光引起的損傷雖然也是雪崩電離過程，但其電子由多光子電離過程產(chǎn)生，不再依賴于材料中的初始電子密度，因此，損傷閾值是精確值。脈沖激光的損傷閾值是隨脈沖寬度下降而明顯減小，到了皮秒量級，下降速率變緩，到飛秒量級時已基本不變。
