產生激光超短脈沖的技術常稱為鎖模技術（mode locking)。這是因為一臺自由運轉的激光器中往往會有很多個不同模式或頻率的激光脈沖同時存在，而只有在這些激光模式相互間的相位鎖定時，才能產生激光超短脈沖或稱鎖模脈沖。實現鎖模的方法有很多種，但一般可以分成兩大類：即主動鎖模和被動鎖模。主動鎖模指的是通過由外部向激光器提供調制信號的途徑來周期性地改變激光器的增益或損耗從而達到鎖模目的；而被動鎖模則是利用材料的非線性吸收或非線性相變的特性來產生激光超短脈沖。
目前,最為廣泛使用的一種產生飛秒激光脈沖的克爾透鏡鎖模（Kerr Lens mode locking)技術是一種獨特的被動鎖模方法。科爾透鏡鎖模實際上是利用了材料的折射率隨光強變化的特性使得激光器運轉中的尖峰脈沖得到的增益高出連續的背景激光增益，從而最終實現短脈沖輸出。
一臺激光器實現鎖模運轉后，在通常情況下，只有一個激光脈沖在腔內來回傳輸，該脈沖每到達激光器的輸出鏡時，就有一部分光通過輸出鏡耦和到腔外。因此，鎖模激光器的輸出是一個等間隔的激光脈沖序列。相鄰脈沖間的時間間隔等于光脈沖在激光腔內的往返時間，即所謂腔周期。一臺鎖模激光器所產生的激光脈沖的寬度是否短到飛秒量級主要取決于腔內色散特性、非線性特性及兩者間的相互平衡關系。而最終的極限脈寬則受限于增益介質的光譜范圍。
衡量一臺飛秒激光器的重要技術指標為：脈沖寬度、平均功率和脈沖重復頻率。此外，還有譜寬與脈寬積，脈沖的中心波長，輸出光斑大小，偏振方向等。脈沖重復頻率實際上告訴我們了激光脈沖序列中兩相鄰脈沖間的間隔。由平均功率和脈沖重復頻率可求出單脈沖能量，由單脈沖能量和脈沖寬度可求出脈沖的峰值功率。
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