モード同期
変調周波数fが共振器の往復時間τと同期している場合、単一の光パルスのみが共振器内を前後に反射し続けることができる。実用上、変調の強さが大きい必要はなく、「閉じている」ときの減衰率が1%の変調器でもレーザーをモード同期させることができる。これは、光の同じ部分が共振器を通過するときに繰り返し減衰を受けるためである。
上述の振幅変調(AM)方式に関連して、音響光学(英語版)効果に基く変調器を用いた、周波数変調(FM)モード同期も能動モード同期手法の一つとして挙げられる。この変調器をレーザー共振器内に設置し、電気信号により駆動すると、変調器を通過する光は正弦波状に変化する小さな周波数シフトを受ける。変調周波数が共振器の往復時間と合致するとき、共振器内の一部の光は、繰り返し周波数上昇のみを受けることとなり、逆に一部の光は繰り返し周波数減少のみを受けることとなる。これを何度も繰り返すと、周波数上昇および減少を受ける光は最終的には利得帯域幅を外れ、周波数シフトがゼロのときに変調器を通過する光のみが共振器内に残存することとなり、短パルス光を形成する。
能動モード同期手法として3つ目に挙げられるのは、シンクロナスモード同期法、またはシンクロナス励起モード同期法と呼ばれる手法である。この手法では、レーザーの励起光源(エネルギー源)自体が変調され、レーザーを事実上オン・オフすることによりパルスを生成する。通常、ポンプ光源自体にも別のモード同期レーザーが用いられる。この手法では、励起レーザーと driven laserの共振器長を正確に一致させる必要がある。
レーザーモードの同期方法は、「能動モード同期」手法と「受動モード同期」手法に分けられる。能動的手法では通常、外部信号により共振器内の光を変調する。受動的手法では外部信号を用いず、光の自己変調を引き起こす何らかの要素を共振器内に配置することでモード同期を達成する。
核融合(慣性閉じ込め方式)。
第二次高調波発生、パラメトリック下方変換、光パラメトリック発振器、テラヘルツ波発生などの非線形光学。
光学データストレージはレーザーを利用するが、新興の3次元光学データトレージ(英語版)技術は一般に非線形光化学に依存している。このため、非常に高い繰り返し速度を実現できる、モード同期レーザーが使用されている場合が多い。
フェムト秒レーザーナノマシニング:短パルスレーザーは、さまざまな種類の材料のナノマシニングに応用される。
ピコ秒およびフェムト秒レーザーによるマイクロマシニングの例として、インクジェットプリンターのシリコン ジェット表面の穴加工が挙げられる。
2光子励起顕微鏡
角膜手術(屈折矯正手術(英語版))。フェムト秒レーザーにより角膜中に泡を形成する。この泡を線状に形成することにより角膜を切断することができ、￼￼マイクロケラトーム￼￼(英語版)に取って代わった。レーシック手術におけるフラップの作成に使用される。泡により複数の層を作り、これらの層の間の角膜組織の一部を除去するReLEx SMILE(英語版) と呼ばれる手術にも用いられる。
金属の表面を真っ黒にするレーザー技術も開発されている。フェムト秒レーザーパルスにより金属表面にナノ構造を形成し、表面積を極端に増大させ、入射光のほとんど全てを吸収させることにより黒化する。ブラックゴールドの製法の一つ。
フォトニック サンプリング。電子時計を上回る精度のレーザーを用いることにより、アナログデジタル変換器のサンプリング誤差を低減する。