超快激光器是現代光學領域最強大的工具之一，其脈沖持續時間僅為幾百飛秒（千萬億分之一秒），在精密制造、眼科手術和光學原子鐘等領域不可或缺。但幾十年來，這些激光器大多是占用整個光學平臺的大型昂貴系統。如今，洛桑聯邦理工學院（EPFL）的Tobias J. Kippenberg教授團隊終于實現了集成光子學界追尋了二十年的“圣杯”。
團隊在《自然》雜志上報告了首個性能匹敵傳統臺式飛秒激光器的集成超快激光器。該器件從光子芯片上提供1.05納焦耳的脈沖能量和短至147飛秒的脈沖持續時間。關鍵在于采用了一種此前在集成光子學領域較為小眾的設計——Mamyshev振蕩器架構。
共同第一作者Zheru Qiu解釋了該設計的獨特優勢：系統在兩個光學濾波器之間放置非線性波導，每個濾波器傳輸光譜的不同部分。強烈的激光脈沖穿過波導時展寬出更廣的顏色范圍，部分展寬脈沖可以穿過兩個濾波器繼續循環。而較弱的激光由于展寬不足會被濾波器阻擋并去除。“這種設計特別有吸引力，因為它不需要在摻鉺氮化硅芯片上制造任何困難的組件。”
激光腔物理長度為42厘米，但可以折疊到約火柴頭大小的芯片上——比傳統光纖超快激光器小得多。由于光子芯片可以使用類似計算機芯片的方法在晶圓級別上制造，同時可以生產超過1000個激光腔，這將顯著降低成本。Qiu指出：“憑借千瓦級峰值功率，該芯片可以驅動那些長期依賴大型昂貴實驗室激光器的苛刻應用。”
Kippenberg教授總結道：“二十多年來，芯片上的高脈沖能量飛秒激光器被廣泛認為是集成光子學的‘圣杯’。我們的結果證明這不僅可能實現，而且可以通過一種出奇優雅的架構來實現。”這項技術最終可能帶來便攜且價格合理的設備，用于環境污染物檢測、材料缺陷識別、醫療診斷以及緊湊型光學原子鐘。
參考文獻：Qiu et al., Nature (2026). 原文來源：EPFL, via ScienceDaily (June 4, 2026)
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