瑞士EPFL研制芯片级超快激光器 脉宽147飞秒
2026-06-06 11:55
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维度网讯,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员成功将超快激光器集成至光子芯片,实现了与台式飞秒激光器性能相当的147飞秒超短脉冲输出,单脉冲能量达到1.05纳焦。该成果致力于解决超快激光器长期存在的体积庞大、成本高昂等问题。EPFL指出,尽管经过二十多年努力,传统超快激光器大多仍仅适用于笨重的光学平台系统。

由Tobias J. Kippenberg教授领导的EPFL团队在2026年6月3日发表于《自然》杂志的论文中,报道了首款与台式飞秒激光器性能相当的集成超快激光器。Kippenberg教授表示,二十多年来实现芯片上高脉冲能量飞秒激光器被视为集成光子学领域的“圣杯”,而他们的成果显示出,这可以通过一种此前被集成光子学界忽视的精巧架构来完成。研究团队采用了被称为“马米舍夫振荡器”的激光设计,该设计在谐振腔内放置一个位于两个光学滤波器之间的非线性波导,每个滤波器只允许光谱中不同的片段通过。强脉冲穿过波导时会展宽到更宽的色彩范围,使部分光能同时通过两个滤波器并继续循环,弱光则因展宽不足被滤除。论文共同第一作者Zheru Qiu指出,这种设计不需要任何难以在掺铒氮化硅芯片上制造的组件。

EPFL的芯片级超快激光器在实验室测试装置中运行。该设备可直接在光子芯片上产生极短的激光脉冲

在芯片上,42厘米长的激光谐振腔可被折叠进火柴头大小的空间内,远小于基于光纤的激光器。由于这些光子芯片可像计算机芯片一样在晶圆级尺度上制造,一次就能生产出1000多个激光谐振腔,为传感、光谱学和计量学领域实现更低成本的超快激光器开辟了道路。Zheru Qiu表示,凭借千瓦级的峰值功率,该芯片能够驱动那些长期依赖大型、昂贵实验室激光器的高要求应用。这项成果有望推动便携且低成本的工具用于检测污染物、揭示隐藏缺陷及医疗诊断,并为未来通信和导航领域所需的紧凑型光原子钟铺平了道路。

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