Το υπερβραχύ παλμικό λέιζερ είναι μια γενική ονομασία για κάθε τύπο λέιζερ που παράγει παλμούς ή εκρήξεις συνεκτικού φωτός σε εξαιρετικά σύντομα χρονικά διαστήματα, συνήθως μετρούμενα σε picoseconds ή femtoseconds. Ένα picosecond είναι ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου και ένα femtosecond είναι 1,000 φορές μικρότερο από ένα picosecond ή ένα τεταρτοδισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Αυτοί οι ρυθμοί μεταγωγής για το λέιζερ υπερμικρών παλμών του επιτρέπουν να ξεπεράσει ορισμένα φαινόμενα υποβάθμισης που αντιμετωπίζουν τα κανονικά μη παλμικά λέιζερ. Αυτό τους δίνει εφαρμογές στη στρατιωτική τεχνολογία, στην επικοινωνία δεδομένων και στην ιατρική επιστήμη, όπως για τη θανάτωση ιών στο σώμα μέσω εξωτερικής θεραπείας με λέιζερ, χωρίς να βλάπτεται ο φυσιολογικός ζωντανός ιστός.
Το χρονικό εύρος που εκτείνεται η διάρκεια του παλμού στην τρέχουσα τεχνολογία λέιζερ υπερμικρών παλμών από το 2011 είναι από μερικά πικοδευτερόλεπτα για κάθε παλμό λέιζερ έως 5 femtoseconds. Ωστόσο, η τεχνολογία οδηγεί στη δημιουργία ενός υπερμικρού παλμικού λέιζερ στην περιοχή του attosecond, ωστόσο, το οποίο θα έχει παλμούς που εμφανίζονται 1,000 φορές πιο γρήγορα από ένα λέιζερ femtosecond ή μία φορά κάθε πεμπτουσιοστό του δευτερολέπτου. Τα λέιζερ Attosecond θα επέτρεπαν στους ερευνητές να παρακολουθούν την κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τους ατομικούς πυρήνες σε πραγματικό χρόνο, κάτι που θα βοηθούσε τόσο στη φυσική όσο και στη χημεία έρευνα και ανάπτυξη.
Ενώ τα πρώιμα λέιζερ βασίστηκαν στη δημιουργία δέσμης συνεκτικού φωτός χρησιμοποιώντας κρυστάλλους ρουμπίνι, τα λέιζερ femtosecond χρησιμοποιούν οξείδιο αλουμινίου με πρόσμειξη τιτανίου, ένα είδος γαλαζοπράσινου ζαφείρι που κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1986 για το σκοπό αυτό. Η τυπική ενέργεια παλμού από ένα τέτοιο λέιζερ 20 femtosecond είναι περίπου 3 nanojoules ανά παλμό, ή τρία δισεκατομμυριοστά του joule. Δεδομένου ότι πρόκειται για μια εξαιρετικά μικρή ποσότητα ενέργειας, η δέσμη ενισχύεται χρησιμοποιώντας μια εξωτερική πηγή ακτινοβολίας. Τα υλικά στερεάς κατάστασης έχουν αποδειχθεί οι καλύτεροι ενισχυτές, με το γυαλί υττερβίου να είναι το πιο αποτελεσματικό και να ενισχύει τον παλμό έως και 100 τζάουλ ανά τετραγωνικό εκατοστό. Οι πρώιμες προσπάθειες χρήσης βαφών ή κρυστάλλων γρανάτη αλουμινίου νεοδυμίου:υττρίου αύξησαν την ενέργεια του παλμού από 1 millijoule σε 0.5 τζάουλ ανά τετραγωνικό εκατοστό.
Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές για τη χρήση του υπερμικρού παλμικού λέιζερ. Θα μεταφέρουν τις επικοινωνίες οπτικών ινών μέσω μετάδοσης σήματος φωτός σε ένα νέο επίπεδο, επιτρέποντας τη μεταφορά πολύ περισσότερων δεδομένων σε μια δέσμη παλμών από ό,τι η οπτική ίνα είναι ικανή επί του παρόντος από το 2011, δίνοντας στον όρο ευρυζωνική μια εντελώς νέα έννοια. Θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αφαίρεση υλικών μακριά από μια επιφάνεια και την αλλαγή της από στερεό σε αέριο χωρίς προσθήκη θερμότητας στη διαδικασία, κάτι που θα βελτίωνε διάφορες βιομηχανικές διαδικασίες κοπής και διαμόρφωσης για μέταλλα και σύνθετα υλικά. Η τεχνολογία προσφέρει επίσης το πλεονέκτημα ότι χρησιμεύει ως μια εξαιρετικά ακριβής μορφή νυστέρι στην ιατρική για την αφαίρεση καρκινικών όγκων ή την επιδιόρθωση του οπτικού κερατοειδούς σε άτομα με μειωμένη όραση.