与常规激光加工相比，飞秒激光的精细加工具有优点

飞秒（即为秒，由于其极短的脉冲持续时间使得飞秒激光具有极高的强度和峰值功率，经过放大后的飞秒激光脉冲的峰值功率高达甚至量级，其峰值功率密度可以达到极高的以上。飞秒激光加工通常都是利用高能量密度的激光与物质相互作用，实现对材料的快速成型、去除或修复。在飞秒激光加工中，激光与原子、离子、自由电子以及等离子体等的相互作用是一种非线性吸收的过程，飞秒激光改变了激光与物质作用的机制和过程，可实现超精细加工，与常规激光加工相比，飞秒激光的精细加工具有以下优点
1.热影响区极小，实现超精细“冷”加工。由于飞秒激光的持续时间极短，峰值功率极高，因此，飞秒脉冲可以在极短的时间内将激光能量作用于材料上，使材料的电子温度在极短时间内达到极高值并将其能量传递给晶格。由于飞秒脉冲的作用时间极短，故在电子与晶格传递能量的过程中飞秒脉冲的作用已经结束，使得激光能量的扩散深度和热效应都很小，被加工区域周围的物质仍处于“冷”状态，因此飞秒激光加工与长脉冲激光加工相比没有热扩散，加工精度超高，加工边缘整齐，真正地实现了超精细的“冷”加工。图为纳秒激光与飞秒激光在不锈钢上加工微孔的效果对比。
2.加工尺度极小，实现超微细加工。一般而言，激光加工的尺寸大于激光波长，这是由衍射极限所决定的。但由于飞秒激光具有极高的峰值功率，其与物质的相互作用大多是一种多光子吸收的过程。一般而言，飞秒激光的光强为高斯分布，因此若飞秒激光聚焦中心的强度达到多光子电离的阈值，即可使材料的加工范围局限在激光聚焦中心附近的极小范围内并远小于聚焦光斑的整体尺寸，从而使得加工突破光束的衍射极限，实现真正的亚微米甚至纳米级超微细加工，其中著名的“纳米牛”结构如图所示。
3.加工效率高，实现快速加工。由于在常规激光加工中，等离子体屏蔽是影响加工效率的一个重要问题，即入射光在传输过程中被等离子体散射与吸收，降低激光与材料的烧烛效率。而飞秒激光加工过程中，脉冲作用时间远远小于等离子体膨胀的时间，因此飞秒激光脉冲与材料的作用在等离子体膨胀之前已经结束，等离子体屏蔽对加工产生的负面影响大大降低。另外，由于常规激光加工中，材料的掺杂和缺陷常常影响激光加工的稳定性，而飞秒激光加工材料的加工阈值较为稳定，这是由于飞秒激光加工的多光子电离作用使得材料的掺杂和缺陷对激光烧烛阈值影响不大。
4.实现超高精度的空间三维加工。由于飞秒激光在聚焦点处的强度和功率密度才能到达较高的水平，非焦点附近的光强将不足以产生多光子吸收和电离，因而飞秒激光可以通过调节焦点位置实现精密的空间定位以及任意位置的加工与去除。对于透明材料更是如此，激光束可以穿过透明材料使得聚焦点处于材料内部，而只有聚焦点位置的激光能量才能达到烧蚀阈值，实现透明材料内部任意位置的超高精度空间三维加工。
5.可加工材料范围广泛飞秒激光的脉冲持续时间极短，这样飞秒激光脉冲的功率密度可以很容易达到很高的强度，飞秒激光的峰值功率密度可以达到，这样的高强度激光作用于材料不仅有线性吸收还具有很强的非线性吸收，因此飞秒激光几乎可以加工任何材料，可以在金属、半导体、介质甚至生物组织的表面和内部实现去除或改性加工。特别是对于加工金属材料而言，由于其较低的培点和较好的导热性，传统激光加工极易发生热扩散作用，而飞秒激光具有“冷”加工的优点，展现出它广阔的应用前景。图所示为飞秒激光加工不同材料的应用。