パルスレーザー (光学)
モード同期レーザー(Mode-locked laser)では、数ピコ秒から、10フェムト秒以下の極度に短い幅のレーザーパルスを発振させることの出来る。これらのパルスはラウンドトリップにかかる時間で繰り返される。ラウンドトリップにかかる時間とは光パルスが光共振器を構成する二つの鏡の間をちょうど1周して元の位置に戻ってくるのにかかる時間である。フーリエ限界(もしくは、エネルギーと時間の間の不確定性原理としても知られている)によって、ここまで短い時間幅のパルスはかなり広い帯域を持つ事になる。したがって、モード同期レーザーに使われるレーザー媒質はそれらの広い帯域全ての光を増幅できるように、十分に広い波長帯域で利得を有する必要がある。モード同期に適するレーザー媒質の例としては、チタンをドープしたサファイアの人工結晶(チタンサファイアレーザー)が挙げられる。この媒質は、非常に広い波長帯域での利得を持ち、数フェムト秒程度の非常に短い幅のパルスを生成することが可能となる。
このようなモード同期レーザーは幅広い分野に有用である。例えば、パルス幅が極度に短い事を生かして、非常に短い時間スケールの物理現象(フェムト秒物理や、フェムト秒化学や、超高速科学)を研究するのに使うことが出来る。また、ピークパワーが非常に高いため、非線形な光学現象(例えば、第二次高調波発生、光パラメトリック下方変換、光パラメトリック発振など)を最大化する事ができるため、この用途にも有効である。 また、アブレーション用途にも有用である事が知られている。