光脈沖就是光源按著一定時(shí)間間隔時(shí)斷時(shí)續(xù)的發(fā)光，特別是非常短的光脈沖通常用激光器產(chǎn)生（激光脈沖），即具有高度定向的輻射。

由于極高的光頻率，當(dāng)光脈沖的光帶寬跨越平均頻率的很大一部分時(shí)，光脈沖可能會(huì)非常短（超短）。例如，中心頻率為300 THz（對(duì)應(yīng)于1 μm 波長(zhǎng)）的高斯脈沖很容易具有30THz的帶寬，如果脈沖是變換限制的，這已經(jīng)對(duì)應(yīng)于≈15fs的脈沖持續(xù)時(shí)間。

直接在激光器（被動(dòng)鎖模鈦藍(lán)寶石激光器）中產(chǎn)生的最短光脈沖的持續(xù)時(shí)間約為5fs，僅對(duì)應(yīng)于幾個(gè)光周期（幾個(gè)周期脈沖）。應(yīng)用于類似脈沖的脈沖壓縮技術(shù)可達(dá)到非常短的飛秒的脈沖持續(xù)時(shí)間，而高次諧波的產(chǎn)生甚至可以產(chǎn)生阿秒脈沖。另一方面，許多商業(yè)上重要的激光源（特別是Q開關(guān)激光器）產(chǎn)生納秒脈沖（通常具有相當(dāng)大的脈沖能量），這被認(rèn)為是短脈沖的，但不是超短脈沖。納秒脈沖（來自納秒激光器）也有許多重要的應(yīng)用，例如在激光材料加工方面。

根據(jù)所需的脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖能量和脈沖重復(fù)率，使用不同的脈沖生成、脈沖壓縮和脈沖表征方法，總體上涵蓋了極其廣泛的參數(shù)體系。

高峰值功率和強(qiáng)度

由于脈沖持續(xù)時(shí)間短，而且有可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的聚焦，即使脈沖能量適中，光脈沖也可用于產(chǎn)生極高的光強(qiáng)度。例如，一個(gè)只有10毫焦耳能量的10-fs脈沖的峰值功率為1TW=1000GW，相當(dāng)于大約1000個(gè)大型核電站的總功率。這種功率可以很容易地集中到直徑只有幾微米的地方。因此，放大的超短脈沖對(duì)高強(qiáng)度物理學(xué)非常重要。

光脈沖的特征

有各種方法用于測(cè)量所實(shí)現(xiàn)的脈沖持續(xù)時(shí)間或用于在其他方面的脈沖特征。特別是對(duì)于測(cè)量超短脈沖的持續(xù)時(shí)間，純光學(xué)技術(shù)是非常重要的，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)對(duì)于這種目的來說太慢了。

單次或重復(fù)脈沖生成

納秒脈沖持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)的短激光脈沖通常以單次模式（按需脈沖，脈沖之間有長(zhǎng)且可能不規(guī)則的中斷）或以脈沖重復(fù)率通常為千赫茲的重復(fù)模式產(chǎn)生。與此相反，超短脈沖（即持續(xù)時(shí)間在皮秒或飛秒?yún)^(qū)域）常常以脈沖串的形式產(chǎn)生，其重復(fù)頻率高達(dá)數(shù)兆赫茲或甚至數(shù)千兆赫茲。

脈沖串

在某些情況下，激光源不會(huì)產(chǎn)生周期性的脈沖序列，而是產(chǎn)生周期性的脈沖串序列，其中每個(gè)脈沖串由一定數(shù)量的短脈沖或超短脈沖組成。可以有很高的脈沖重復(fù)率，例如在兆赫茲或千赫茲區(qū)域，而脈沖串的重復(fù)率可以低得多，例如在千赫茲區(qū)域甚至更低。

脈沖傳播

媒體中的脈沖傳播有許多有趣的方面。透明介質(zhì)中的脈沖峰值以群速度而不是相速度傳播。色散會(huì)導(dǎo)致脈沖的時(shí)間變寬（或有時(shí)壓縮）。對(duì)于高的峰值強(qiáng)度，光學(xué)非線性會(huì)強(qiáng)烈影響脈沖的傳播；通常它們會(huì)導(dǎo)致脈沖變寬，但強(qiáng)烈的非線性壓縮也是可能的。

除了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，脈沖傳播的細(xì)節(jié)也可以通過各種數(shù)值模擬來研究。在某些情況下，例如脈沖在單模光纖中的傳播或具有固定高斯光束輪廓的自由空間傳播，我們可以忽略橫向空間尺寸，只考慮每個(gè)位置的復(fù)數(shù)振幅與時(shí)間或頻率的關(guān)系。