皮秒激光具有皮秒(10-12 s)量级的脉冲宽度, 与电光弛豫时间(10-6~10-12 s)相当或比电光弛豫时间更短。皮秒激光与材料作用时, 由于电子来不及将能量传递给晶格, 以至于整个加工过程中几乎没有热作用的存在, 被称为“冷烧蚀”过程, 因此皮秒激光在航空航天、**、材料、医学、生物等领域的精密加工中有广泛的用途。简要介绍了研制适用于微纳加工的皮秒激光器的技术路线, 综述了皮秒激光在高硬度金属精密制孔、硬脆性材料切割以及材料表面选择性去除方面的研究进展, 探讨了目前皮秒激光微纳加工存在的问题, 并展望了其可能的发展方向。

2015年6月，中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室采用深低温制冷技术将Tm∶YAG 激光晶体冷却至130 K，采用785 nm 波长半导体泵浦源抽运Tm∶YAG 激光晶体，在785 nm 波长半导体抽运源抽运功率为4.03 W 时，实现了最高平均功率2.12 W，单频波长2013.4 nm，线宽为10~20 KHz，基模的红外固体激光输出，功率稳定性为0.9%，经1/4波片矫正输出的线偏振光偏振度可以达到-0.22 dB以上，这是目前为止，课题组所知国际上公开报道的2013.5 nm 波长红外固体风冷激光器单频、偏振、基模输出的最高记录。

研究了一种低温条件下（120 K以下）运行的光纤耦合激光二极管（LD）端面抽运的Tm:YAG激光器。LD中心波长为785 nm（15 ℃），光纤芯径为400 μm，数值孔径为0.22。Tm:YAG晶体尺寸3 mm×3 mm×8 mm，Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷，具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体，并置于真空环境中，防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度，得到了激光器在80～290 K温区内，阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80 K，抽运功率为9 W时，得到功率为3.78 W的2.013 μm连续激光输出，光光效率为42%，斜率效率为44.9%。