用超短脈衝（皮秒即10-12秒級）雷射脈衝探測極快過程反應動力學的光化學分支。隨著第一臺鎖模雷射器和超快光電子學以及非線性光學測量時間技術的發展，1966年產生瞭皮秒雷射脈衝，它是通過鐳射的被動鎖模和壓窄技術得到的。

　　皮秒脈衝具有兩個主要的特點：超短雷射脈衝寬度（10-12秒秒）和超高激光功率。後者使人們對許多極微弱的高階非線性現象的觀察成為現實；前者則使人們能直接研究絕大部分瞬態元反應，例如氣體和固體中的等離子體的形成和衰變、分子內電荷的傳遞、生命過程中基元光合作用以及化學反應中極快的中間過程。

　　最初，皮秒脈沖在化學上應用是研究溶液中染料分子的激發態的壽命和弛豫過程。它是利用雙皮秒脈沖的前進雙光子激發，檢測其熒光，以實時地觀察激發態的行為。近年來，皮秒脈沖與射流技術相結合，研究單分子反應速率常數以及與衰變過程有關的量子力學相幹現象，它包括量子拍頻、光解離、同構化、分子內氫鍵以及分子內能量分佈等。例如用皮秒激光研究順反二苯基乙烯的光同構化，得到瞭順反同構化的速率和分子內能量傳遞的信息。用皮秒脈沖研究分子內能量分配和極快轉移過程，對於分子模型選擇的激光化學研究，具有很大意義。

　　最近，美國貝爾實驗室報道瞭脈寬隻有8×10-15秒，中心波長為620納米的激光脈沖。當然，脈寬是不可能無限制壓窄的，因為按海森堡的測不準原理，在紫外和可見光的范圍內，時間分辨的極限是10-15秒左右。在X射線區，極限為10-18秒左右。