飞秒激光脉冲的光束特性决定了他是激光微细加工中最理想的工具。飞秒激光加工可以实现小于焦点光斑尺寸的精度加工，原因在于多光子吸收的光强依赖性。首先，飞秒激光加工时存在着准确的多光子吸收阀值。从光和物质相互作用的角度而言，飞秒激光是在极短的时间、极小的空间尺度、极端的物理条件下对物质进行加工，其过程与传统的激光加工线性吸收不同，主要涉及多光子吸收。多光子吸收与照射的激光强度Ip以及电磁场强度密切相关，强的激光强度同时又激励了强的电磁场，这样极大的刺激了多光子吸收。当激光强度Ip，位于1012～1014W／cm2时，材料中的电子将同时吸收多个光子，在高强度激光电磁场中可以容易地从原子和分子中剥离电子而产生电离；当激光强度Ip，增加到1014～1016W／cm2时，激光强光场产生的电势将使得原子固有势垒在一定程度上得到抑制，从而导致电子通过隧道效应获得电离；当激光强度继续增加，Ip大于1016W／cm2时，强场势能使得电子从原子束缚中彻底逃逸。这些电离产生的电子作为种子电子，又可以进一步吸收光子产生更多的自由电子。这些种子电子密度不依赖于外在介质，并且不呈现大的统计波动，光对物质的作用就从统计属性变成了一种确定行为，具有准确的加工阀值。

       其次，激光光束光强在空间呈高斯分布或类高斯分布，聚焦光斑的能量分布不均匀，使得光斑内的光强分布存在很大的梯度，这样聚焦到物质上的激光强度Ip就是位置x和时间t的函数。光斑中心区域的光强极高，超过了多光子吸收阀值；而其它部分的光强相对较低，低于多光子吸收阀值。对于能量有限的飞秒激光脉冲而言，只有超过多光子吸收阀值的照射区域，才会出现明确的加工行为。所以，这就不难理解飞秒激光加工时得到小于聚焦光斑尺寸的加工精度了。